Upitno podrijetlo vode Zemlje

Prema novim istraživanjima, zemaljska voda možda je nastala iz asteroida i plina preostalih od stvaranja Sunca. Ovo otkriće ima duboke implikacije, kako za podrijetlo života na Zemlji, tako i za mogućnost života drugdje u Svemiru.

Studija objavljena u časopisu Journal of Geophysical Research: Planets dovodi u sumnju prethodno vjerovanje o izvoru Zemljine vode sugerirajući da vodik koji čini većinu molekula vode možda potječe iz solarne maglice, oblaka plina i prašine preostalo od formacije naše zvijezde.

prethodni modeli sugerirali su da se voda Zemlje dovodi putem udara asteroida

Raniji modeli povezali su vodu koja se nalazi na Zemlji s vodom koja je pronađena na asteroidima, što implicira da je većina vode koja je dovedena na površinu planeta bila posljedica udara iz tih objekata. Omjer deuterija, težeg izotopa vodika, u morskoj vodi sličan je omjeru koji se nalazi u asteroidima. Znanstvenici su tradicionalno koristili ovu metodu pronalaska vodika kako bi otkrili podrijetlo vode samo zato što je to najbrojniji element u svemiru.

Zemljin horizont kao što se vidi na Međunarodnoj svemirskoj stanici (NASA)

Da bi proveli svoju istragu tim predvođen Peterom Buseckom, profesorom Regents of the School of Earth and Space Exploration i School of Molecular Sciences at Arizona State University, uzeli su drugačiji pristup.

Steven Desch, profesor astrofizike u školi za istraživanje Zemlje i svemira na Državnom sveučilištu Arizona u Tempe, Arizona i koautor nove studije, objašnjava: „Kad ljudi izmjere omjer [deuterij-vodik] u oceanskoj vodi i oni vide da je prilično blizu onome što vidimo kod asteroida, bilo je uvijek lako vjerovati da sve dolazi iz asteroida. "

Autori rada nastavili su dalje, sugerirajući da vodik u Zemljinim oceanima ne predstavlja vodik na cijelom planetu. Uzorci vodika duboko u Zemlji, blizu granice između jezgre i plašta, imaju znatno manje deuterija, što ukazuje da ovaj vodik možda nije iz asteroida. U zemljinom plaštu pronađeni su i plemeniti plinovi helij i neon, s izotopnim potpisima naslijeđenim od solarne maglice.

Njihov novi teorijski model ima za cilj objasniti ove razlike.

Novi model podrijetla Zemlje

Prema novom modelu koji je predložen u radu, prije nekoliko milijardi godina, veliki zamrznuti asteroidi počeli su se razvijati u planete dok se solarna maglica još uvijek vrtila oko Sunca.

Ovi asteroidi, poznati kao planetarni embriji, sudarali su se i brzo rasli. Na kraju, sudar je unio dovoljno energije da rastopi površinu najvećeg embrija u ocean magme. Taj bi najveći zametak s vremenom postao Zemlja.

Umjetnikova koncepcija prašine i plina koji okružuju novoformirani planetarni sustav (NASA)

Ogromni zametak magme prekriven plinovima iz solarne maglice, uključujući vodik i plemenite plinove, uvlačio se u ranu atmosferu. Nebularni vodik, koji sadrži manje deuterija i lakši je od asteroidnog vodika, otopljen u rastaljenom željezu magm oceana.

Procesom zvanim izotopska frakcija, vodik je povučen prema središtu mlade Zemlje. Autori studije vodik koji privlači željezo dovodi u jezgru do jezgre, dok je veći dio težih izotopa, deuterija, ostao u magmi koja se na kraju ohladila i postala plašt. Utjecaji manjih zametaka i drugih predmeta nastavili su dodavati vodu i ukupnu masu sve dok Zemlja nije postigla svoju konačnu veličinu.

Ovaj novi model ostavio bi Zemlju s plemenitim plinovima duboko u njezinom plaštu i nižim omjerom deuterij-vodik u svojoj jezgri nego u plaštu i oceanima.

Autori su pomoću ovog modela procijenili koliko vodika dolazi iz svakog izvora. Zaključili su kako je većina asteroidnog porijekla, ali dio Zemljine vode je došao iz solarne maglice.

"Na svakih 100 molekula Zemljine vode postoji jedna ili dvije koje dolaze iz solarne maglice", rekao je Jun Wu, asistent na Sveučilištu za molekularne znanosti i Školi za istraživanje Zemlje i svemira na Državnom sveučilištu Arizona i glavni autor knjige studija.

Uzorniji model?

Kao što jasno razumijemo važnost tekuće vode za život, ovaj model znanstvenicima može pružiti nove perspektive na razvoj života i sposobnost drugih planeta da podrže. To sugerira da, iako nemaju pristup opskrbi vodom koju pružaju udarci asteroida, egzoplaneti i dalje mogu imati tekuću vodu kao rezultat prepuštenih solarnih maglu u plinu.

Wu je rekao: „Ovaj model sugerira da će se neizbježno stvaranje vode vjerojatno dogoditi na bilo kojem dovoljno velikom stjenovitom egzoplanetu u ekstrasolarnim sustavima.

"Mislim da je ovo vrlo uzbudljivo."

Anat Shahar, geokemičar iz Carnegie Institution for Science, koji nije bio uključen u studiju, također je bio impresioniran ovim novim modelom: „Ovaj je rad vrlo kreativna alternativa onome što je stari problem.

"Autori su dobro obavili procjenu kakvi bi bili ti različiti faktori frakcije, a da nisu imali eksperimenata."

Kao što Shahar predlaže, sljedeći korak za astrokemičare je razvoj eksperimentiranja za testiranje ovog modela. To može uključivati ​​ispitivanje faktora frakcije frakcije vodika, koji opisuje kako se omjer deuterij-vodik mijenja kad se element otopi u željezu, nešto što je trenutno nepoznato i teško je izmjeriti.

Izvorno istraživanje: „Podrijetlo vode Zemlje: Kondritno nasljeđivanje plus magnetsko sakupljanje i skladištenje vodika u jezgri“ Wu, Desch, Schaefer i dr., (2018.), Journal of Geophysical Research-Planets