Έχουμε κομήτες και αστεροειδείς για να ευχαριστήσουμε το νερό της Γης, σύμφωνα με την πιο ευρέως διαδεδομένη θεωρία μεταξύ των επιστημόνων. Αλλά δεν είναι τόσο κομμένο και αποξηραμένο. Είναι ακόμα ένα μυστήριο και μια νέα μελέτη δείχνει ότι δεν παραδόθηκε όλο το νερό της Γης στον πλανήτη μας με αυτόν τον τρόπο.
Το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν και βρίσκεται στο επίκεντρο του ζητήματος γύρω από το νερό της Γης. Αυτή η νέα μελέτη διευθύνθηκε από τον Peter Buseck, καθηγητή αντιβασιλέων στη Σχολή Εξερεύνησης της Γης και του Διαστήματος και στη Σχολή Μοριακών Επιστημών στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. Σε αυτό, οι συγγραφείς προτείνουν ότι το υδρογόνο προήλθε, τουλάχιστον εν μέρει, από το ηλιακό νεφέλωμα, ένα σύννεφο αερίου και σκόνης που έμεινε μετά το σχηματισμό του Ήλιου.
Πριν ανακαλύψουμε τις λεπτομέρειες αυτής της νέας μελέτης, είναι χρήσιμο να εξετάσουμε τη μακροχρόνια θεωρία που μπορεί να αντικαταστήσει.
Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι περισσότεροι επιστήμονες πίστευαν την εκδοχή ύδατος από κομήτες και αστεροειδούς που προέρχεται από το νερό εδώ στη Γη. Όλα ξεκινούν με τον σχηματισμό του Ήλιου.
Όταν ο Ήλιος σχηματίστηκε από ένα μοριακό σύννεφο, σάρωσε το μεγαλύτερο μέρος του υλικού στο σύννεφο, αφήνοντας λίγο αριστερά για οτιδήποτε άλλο: πλανήτες, αστεροειδείς και κομήτες. Μόλις ο Ήλιος ξέσπασε στη ζωή με σύντηξη, ένας ισχυρός ηλιακός άνεμος έστειλε πολύ υδρογόνο από τα εξωτερικά του στρώματα έξω από εκεί που βρίσκονται οι εσωτερικοί βραχώδεις πλανήτες - Ερμής, Αφροδίτη, Γη και Άρης - σήμερα.
Αυτό είναι το βασίλειο των γιγάντων φυσικού αερίου, και το πιο σημαντικό, κομήτες και αστεροειδείς. Οι κομήτες είναι παγωμένα, βραχώδη σώματα, που πιστεύεται ότι περιέχουν σημαντικές ποσότητες υδρογόνου που διοχετεύονται εκεί έξω από τον πρώιμο ήλιο και αστεροειδείς, αν και σε μικρότερο βαθμό. Έγινε σημαντική δεξαμενή υδρογόνου.
Όταν σχηματίστηκε η Γη, ήταν μια λιωμένη μπάλα, η επιφάνειά της διατηρήθηκε σε αυτήν την κατάσταση με επαναλαμβανόμενη σύγκρουση με αστεροειδείς. Μέχρι στιγμής, τόσο καλό, καθώς το πρώιμο ηλιακό σύστημα ήταν πολύ πιο χαοτικό μέρος από ό, τι είναι τώρα. Καθώς οι αστεροειδείς και οι κομήτες έπληξαν αυτήν την καυτή Γη, το νερό και το υδρογόνο έβραζαν στο διάστημα. Καθώς η Γη ψύχθηκε με την πάροδο του χρόνου, το νερό από συγκρούσεις κομητών και αστεροειδών αφέθηκε να συμπυκνωθεί στη Γη και να μην βράσει στο διάστημα. Το νερό κολλήθηκε τριγύρω.
Η απόδειξη για αυτό έγκειται σε αναλογίες ισοτόπων. Η αναλογία του βαρίου ισότοπου βαρίου υδρογόνου προς το κανονικό υδρογόνο είναι μια χημική υπογραφή. Δύο υδάτινα σώματα με την ίδια αναλογία πρέπει να έχουν την ίδια προέλευση. Και οι ωκεανοί της Γης έχουν την ίδια αναλογία με το νερό στους αστεροειδείς.
Αυτή είναι μια πολύ απλοποιημένη εκδοχή της ευρέως διαδεδομένης θεωρίας για το πώς έφτασε το νερό στη Γη.
Όμως οι επιστήμονες είναι δυσαρεστημένοι, προσπαθούν πάντα να έχουν μια καλύτερη, πιο εμπεριστατωμένη κατανόηση των πραγμάτων. Αμφισβήτησαν τη θεωρία «νερό από κομήτες» πριν από την κυκλοφορία αυτής της νεότερης μελέτης.
Το 2014, ορισμένοι επιστήμονες μελέτησαν το ζήτημα εξετάζοντας μετεωρίτες διαφορετικών ηλικιών. (Οι μετεωρίτες είναι απλώς αστεροειδείς που έπληξαν τη Γη.) Πρώτα εξέτασαν τους γνωστούς ως «ανθρακούχους μετεωρίτες χονδρίτη». Είναι τα παλαιότερα για τα οποία γνωρίζουμε και σχηματίστηκαν περίπου την ίδια στιγμή που έκανε ο Ήλιος. Είναι τα κύρια δομικά στοιχεία της Γης.
Στη συνέχεια, μελέτησαν μετεωρίτες που πιστεύουμε ότι προέρχονται από τον μεγάλο αστεροειδή Vesta. Το Vesta σχηματίστηκε στην ίδια περιοχή με τη Γη, περίπου 14 εκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννηση του ηλιακού συστήματος. Σύμφωνα με αυτήν τη μελέτη του 2014, οι αρχαίοι μετεωρίτες έμοιαζαν με τη σύνθεση του ηλιακού συστήματος χύδην και έχουν πολύ νερό σε αυτά, οπότε θεωρούνται ευρέως ότι είναι η πηγή του νερού της Γης.
Οι μετρήσεις σε αυτή τη μελέτη του 2014 έδειξαν ότι αυτοί οι μετεωρίτες έχουν την ίδια χημεία με τους ανθρακούχους χονδρίτες και τους βράχους που βρέθηκαν στη Γη. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι ανθρακούχοι χονδρίτες είναι η πιο πιθανή κοινή πηγή νερού. Εκείνη την εποχή, ο Horst Marschall, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, είπε, «Η μελέτη δείχνει ότι το νερό της Γης πιθανότατα συγκεντρώθηκε ταυτόχρονα με το βράχο. Ο πλανήτης σχηματίστηκε ως υγρός πλανήτης με νερό στην επιφάνεια. " Η ομάδα πίσω από αυτήν τη μελέτη αναγνώρισε ότι μέρος του νερού μας προήλθε από επιπτώσεις.
Αυτό μας φέρνει σε αυτή τη νέα μελέτη, η οποία ενισχύει τα συμπεράσματα από τη μελέτη του 2014.
Οι συγγραφείς αυτής της νέας μελέτης λένε ότι οι λόγοι των ωκεανών και των ισοτόπων τους μπορεί να μην λένε ολόκληρη την ιστορία. «Είναι λίγο τυφλό στην κοινότητα», δήλωσε ο Steven Desch, καθηγητής αστροφυσικής στη Σχολή Γης και Εξερεύνησης του Διαστήματος στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα στο Τέμπε της Αριζόνα. «Όταν οι άνθρωποι μετρούν την αναλογία [δευτέριο προς υδρογόνο] στο νερό των ωκεανών και βλέπουν ότι είναι πολύ κοντά σε αυτό που βλέπουμε στους αστεροειδείς, ήταν πάντα εύκολο να πιστέψουμε ότι όλα προέρχονταν από αστεροειδείς». Είναι δύσκολο να τους κατηγορήσουμε. είναι ένα πολύ συναρπαστικό αποδεικτικό στοιχείο.
«Είναι λίγο τυφλό στην κοινότητα.» - Steven Desch, Σχολή Εξερεύνησης της Γης και του Διαστήματος, ASU.
Ο Desch και οι άλλοι συγγραφείς αυτής της νέας μελέτης επισημαίνουν έρευνα που δημοσιεύθηκε το 2015 που δείχνει ότι οι ωκεανοί της Γης μπορεί να μην είναι αντιπροσωπευτικοί του αρχέγονου νερού της Γης. Οι ωκεανοί μπορεί να κυκλώθηκαν μεταξύ της επιφάνειας και μιας βαθύτερης δεξαμενής νερού, βαθιά στη Γη. Αυτό μπορεί να έχει αλλάξει την αναλογία με την πάροδο του χρόνου και μπορεί να σημαίνει ότι αυτό το βαθύτερο νερό αντιπροσωπεύει τουλάχιστον μέρος του πραγματικού αρχέγονου νερού της Γης. Και ότι το νερό μπορεί να προήλθε απευθείας από το ηλιακό νεφέλωμα, παρά από κρούσεις κομητών και αστεροειδών.
Η μελέτη αναπτύσσει ένα νέο θεωρητικό μοντέλο του σχηματισμού της Γης για να εξηγήσει αυτές τις διαφορές μεταξύ του υδρογόνου στους ωκεανούς της Γης και στο όριο του πυρήνα-μανδύα.
Αυτό το νέο μοντέλο δείχνει μεγάλους αστεροειδείς που έχουν καταγραφεί με νερό και σχηματίστηκαν σε πλανήτες πριν από δισεκατομμύρια χρόνια στο ηλιακό νεφέλωμα που περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο. Αυτά τα πλανητικά έμβρυα υπέστησαν διαδοχική σύγκρουση και μεγάλωσαν γρήγορα. Τελικά, λένε, μια αρκετά ισχυρή σύγκρουση έλιωσε την επιφάνεια του μεγαλύτερου εμβρύου σε έναν ωκεανό μάγμα. Αυτό το μεγαλύτερο έμβρυο έγινε Γη.
Αυτό το μεγάλο έμβρυο είχε αρκετή βαρύτητα για να συγκρατήσει την ατμόσφαιρα και προσέλκυσε αέρια, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου, το πιο άφθονο, από το ηλιακό νεφέλωμα για να σχηματίσει ένα. Το υδρογόνο στο ηλιακό νεφέλωμα περιείχε λιγότερο δευτέριο και είναι ελαφρύτερο από το αστεροειδές υδρογόνο. Διαλύθηκε στο λιωμένο σίδερο του μάγματος ωκεανού στη Γη.
Το υδρογόνο τραβήχτηκε στο κέντρο της Γης με μια διαδικασία που ονομάζεται ισοτοπική κλασμάτωση. Το υδρογόνο έλκεται από το σίδηρο και παραδόθηκε ο πυρήνας της Γης από το σίδερο. Το δευτέριο, το βαρύ ισότοπο υδρογόνου, παρέμεινε στο μάγμα, το οποίο ψύχθηκε για να σχηματίσει τον γήινο μανδύα. Οι συνεχείς επιπτώσεις έφεραν περισσότερο νερό και μάζα στη Γη, έως ότου έφτασε στη μάζα που είναι σήμερα.
Το βασικό σημείο σε αυτό το νέο μοντέλο είναι ότι το υδρογόνο στον πυρήνα της Γης είναι διαφορετικό από το υδρογόνο στον μανδύα και στους ωκεανούς. Το νερό πυρήνα έχει πολύ λιγότερο δευτέριο. Αλλά τι σημαίνει όλα αυτά;
Το νέο μοντέλο επέτρεψε στους συγγραφείς να εκτιμήσουν τις ποσότητες νερού που προήλθαν από αστεροειδείς κρούσεις καθώς η Γη μεγάλωνε και εξελίχθηκε, σε σύγκριση με το πόσο προήλθε από το ηλιακό νεφέλωμα όταν σχηματίστηκε η Γη. Το συμπέρασμά τους; «Για κάθε 100 μόρια του νερού της Γης, υπάρχουν ένα ή δύο που προέρχονται από το ηλιακό νεφέλωμα», δήλωσε ο Jun Wu, βοηθός ερευνητής στη Σχολή Μοριακών Επιστημών και Σχολή Γης και Εξερεύνησης του Διαστήματος στο κρατικό πανεπιστήμιο της Αριζόνα και συν-επικεφαλής συγγραφέας του η μελέτη.
Αυτή η μελέτη είναι μια νέα προοπτική για τον πλανητικό σχηματισμό, την ανάπτυξη και για το πώς η πρώιμη ζωή θα μπορούσε να ανθίσει σε έναν νέο πλανήτη.
«Αυτό το μοντέλο υποδηλώνει ότι ο αναπόφευκτος σχηματισμός νερού πιθανότατα θα συμβεί σε οποιονδήποτε αρκετά μεγάλο βραχώδη εξωπλανήτη σε εξωηλιακά συστήματα. Νομίζω ότι αυτό είναι πολύ συναρπαστικό. " - Jun Wu, Σχολή Μοριακών Επιστημών και Σχολή Εξερεύνησης Γης και Διαστήματος στο ASU, συν-επικεφαλής συγγραφέας.
Προηγουμένως, πιστεύαμε ότι οι μόνοι πλανήτες που θα μπορούσαν να έχουν ζωή σε αυτούς θα έπρεπε να είναι σε ένα ηλιακό σύστημα πλούσιο με αστεροειδείς και κομήτες που φέρουν νερό. Αλλά αυτό δεν μπορεί να ισχύει. Σε άλλα ηλιακά συστήματα, δεν έχουν όλοι οι πλανήτες σαν τη Γη πρόσβαση σε αστεροειδείς φορτωμένους με νερό. Η νέα μελέτη δείχνει ότι οποιοσδήποτε κατοικήσιμος εξωπλανήτης μπορεί να έχει πάρει νερό από το ηλιακό νεφέλωμα στο σύστημά τους. Η Γη κρύβει το μεγαλύτερο μέρος του νερού της στο εσωτερικό της. Η Γη έχει περίπου δύο ωκεανούς στον μανδύα της και 4 ή 5 στον πυρήνα της. Οι εξωπλανήτες μπορεί να είναι παρόμοιοι.
"Αυτό το μοντέλο υποδηλώνει ότι ο αναπόφευκτος σχηματισμός νερού πιθανότατα θα συμβεί σε οποιονδήποτε αρκετά μεγάλο βραχώδη εξωπλανήτη σε εξωηλιακά συστήματα", δήλωσε ο Wu. "Νομίζω ότι αυτό είναι πολύ συναρπαστικό."
Υπάρχει όμως ένα προειδοποιητικό σημείο σε αυτό το νέο μοντέλο, και αυτό περιλαμβάνει την κλασμάτωση του υδρογόνου. Δεν είναι καλά κατανοητό πώς αλλάζει ο λόγος δευτερίου προς υδρογόνο όταν το στοιχείο διαλύεται σε σίδηρο, το οποίο βρίσκεται στο κέντρο αυτού του νέου μοντέλου. Έπρεπε να εκτιμηθεί σε αυτή τη νέα μελέτη.
Συνολικά, η νέα μελέτη ταιριάζει καλά με άλλες έρευνες για το νερό της Γης. Μόλις γίνει περισσότερη δουλειά για την κλασμάτωση υδρογόνου, το νέο μοντέλο μπορεί να δοκιμαστεί πιο αυστηρά.
- Δελτίο Τύπου AGU: «Οι επιστήμονες θεωρούν νέα ιστορία προέλευσης για το νερό της Γης»
- Ερευνητικό έγγραφο: «Προέλευση του Γήινου Νερού: Χονδρική Κληρονομικότητα Συν Nebular Ingassing και αποθήκευση του υδρογόνου στον πυρήνα»
- Ερευνητικό έγγραφο: «Στοιχεία για αρχέγονο νερό στο βαθύ μανδύα της Γης»
- Ερευνητικό έγγραφο: «Πρώιμη συγκέντρωση νερού στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα από πηγή ανθρακούχου χονδρίτη»
- Wikipedia: Σχηματισμός και εξέλιξη του Ηλιακού Συστήματος
- Βικιπαίδεια: 4 Vesta
