Imamo komete i asteroide kako bismo se zahvalili Zemljinoj vodi, prema najčešćoj teoriji znanstvenika. Ali to nije tako rezano i osušeno. Još je pomalo misterija, a nova studija sugerira da nije sva voda Zemlje dopremljena na naš planet na taj način.
Vodonik je najzastupljeniji element u svemiru i on je u središtu pitanja oko Zemljine vode. Novu studiju vodio je Peter Buseck, profesor Regents na Sveučilištu Zemlje i svemira i Molekularnih znanosti na Državnom sveučilištu Arizona. U njemu autori sugeriraju da je vodik, barem djelomično, došao iz solarne maglice, oblak plina i prašine preostali nakon formiranja Sunca.
Prije nego što istražimo na pojedinostima ove nove studije, korisno je pogledati dugotrajnu teoriju koju bi ona mogla zamijeniti.
Dugo vremena je većina znanstvenika vjerovala da se voda na kojem potječe voda od kometa i asteroidi ovdje na Zemlji. Sve započinje formiranjem Sunca.
Kad je Sunce nastalo iz molekularnog oblaka, ono je uklonilo veći dio materijala u oblaku, ostavljajući malo preostalog za sve ostalo: planete, asteroide i komete. Jednom kada je Sunce puklo životom fuzijom, snažni sunčev vjetar poslao je puno vodika iz svojih vanjskih slojeva izvan onoga gdje su danas unutarnje stjenovite planete - Merkur, Venera, Zemlja i Mars.
To je područje plinskih divova i što je još važnije, kometa i asteroida. Kometi su ledena, stjenovita tijela, za koja se mislilo da sadrže značajne količine vodika koji je tamo izbacilo rano Sunce, a također i asteroidi, mada u manjoj mjeri. Postali su značajan rezervoar za vodik.
Kad se Zemlja formirala, to je bila rastopljena kugla, a njezina se površina zadržavala u tom stanju opetovanim sudarom asteroida. Do sada tako dobro, budući da je rani Sunčev sustav bio puno kaotičnije mjesto nego sada. Kako su asteroidi i kometi udarili po ovoj vrućoj Zemlji, voda i vodik u njoj su izbacili u svemir. Kako se Zemlja s vremenom hladila, voda iz sudara kometa i asteroida je mogla da se na Zemlji kondenzira, a ne da se izbaci u svemir. Voda se zaglavila uokolo.
Dokazi za to nalaze se u omjerima izotopa. Omjer teškog vodikovog izotopa deuterij i normalnog vodika kemijski je znak. Dva vodena tijela s istim omjerom moraju imati isto podrijetlo, razmišlja razmišljanje. I Zemljini okeani imaju isti omjer kao i voda na asteroidima.
To je vrlo pojednostavljena verzija široko postavljene teorije o tome kako je voda dospjela na Zemlju.
Ali znanstvenici su zablude i uvijek pokušavaju bolje, temeljitije razumjeti stvari. Ispitivali su teoriju "voda iz kometa" prije nego što je izašla nova studija.
Još 2014. godine, neki su znanstvenici proučavali to pitanje gledajući meteorite različitih dobnih skupina. (Meteoriti su samo asteroidi koji su pogodili Zemlju.) Prvo su pogledali ono što je poznato kao "meteoriti ugljeničnih kondrita". Oni su najstariji koje poznajemo i nastali su otprilike u isto vrijeme kao i Sunce. Oni su osnovni građevni blokovi Zemlje.
Zatim su proučavali meteorite za koje mislimo da potječu od velikog asteroida Veste. Vesta se formirala u istoj regiji kao i Zemlja, otprilike 14 milijuna godina nakon rođenja Sunčevog sustava. Prema ovoj studiji iz 2014. godine, drevni meteoriti nalikovali su rasutom sastavu Sunčevog sustava i u sebi imaju mnogo vode, pa su ih uveliko smatrali izvorom vode Zemlje.
Mjerenja u ovoj studiji iz 2014. pokazala su da ti meteoriti imaju istu kemiju kao i kondrit ugljenični i kamenje pronađeni na Zemlji. Zaključili su da su ugljični kondriti najvjerojatniji uobičajeni izvor vode. U to je vrijeme Horst Marschall, jedan od autora studije, rekao: „Studija pokazuje da se voda Zemlje najvjerojatnije akreditira istovremeno sa stijenom. Planeta se formirala kao mokra planeta s vodom na površini. " Tim koji stoji iza te studije priznao je da su neke naše vode nastale od udara.
Što nas dovodi do ove nove studije koja pojačava zaključke iz studije iz 2014. godine.
Autori ove nove studije kažu da oceani i njihovi omjeri izotopa možda neće ispričati cijelu priču. "To je pomalo slijepa točka u zajednici", rekao je Steven Desch, profesor astrofizike u školi za istraživanje Zemlje i svemira na Državnom sveučilištu Arizona u gradu Tempe u Arizoni. "Kad ljudi mjere omjera [deuterij-vodik] u oceanskoj vodi i vide da je prilično blizu onome što vidimo kod asteroida, bilo je uvijek lako vjerovati da sve dolazi iz asteroida." Teško ih je kriviti; to je prilično uvjerljiv dokaz.
"To je pomalo slijepa točka u zajednici." - Steven Desch, Škola istraživanja zemlje i svemira, ASU.
Desch i drugi autori ove nove studije ukazuju na istraživanje objavljeno 2015. godine koje pokazuje da Zemljini okeani možda nisu reprezentativni za prvobitnu vodu Zemlje. Okeani su se možda kretali između površine i dubljeg rezervoara vode, duboko u Zemlji. To je možda vremenom promijenilo omjer, a to može značiti da ova dublja voda predstavlja barem dio prave izvorne Zemljine vode. A ta je voda možda došla izravno iz solarne maglice, a ne kroz udar kometa i asteroida.
Studija razvija novi teorijski model nastajanja Zemlje kako bi objasnio ove razlike između vodika u Zemljinim oceanima i na granici plašta jezgre.
Ovaj novi model prikazuje velike asteroide zabilježene na vodi formirani na planete prije milijarde godina u solarnoj magli koja se vrti oko Sunca. Ovi planetarni embriji pretrpjeli su uzastopni sudar i brzo su rasli. Na kraju, kažu, dovoljno snažan sudar otopio je površinu najvećeg embrija u ocean magme. Ovaj najveći zametak postao je Zemlja.
Ovaj veliki zametak imao je dovoljno gravitacije da se drži na atmosferi, a privlačio je plinove, uključujući i najzastupljeniji vodik, iz solarne maglice u jednu. Vodonik u solarnoj maglici sadržavao je manje deuterija i lakši je od asteroidnog vodika. Otopio se u rastaljenom željezu magmatskog oceana na Zemlji.
Vodik se izvukao u središte Zemlje postupkom nazvanim izotopska frakcija. Vodik je privlačen željezom i željezom je dopremljeno zemljino jezgro. Deuterij, teški izotop vodika, ostao je u magmi koja se hladila tvoreći Zemljin plašt. Stalni utjecaji donijeli su više vode i mase na Zemlju, sve dok nije dostigao masu kakva je danas.
Ključna točka ovog novog modela je da je vodik u Zemljinoj jezgri različit od vodika u plaštu i u oceanima. Voda u jezgri ima mnogo manje deuterija. Ali što to sve znači?
Novi model omogućio je autorima procjenu količine vode koja je nastala od udara asteroida kako je Zemlja rasla i evoluirala, u odnosu na to koliko je nastalo iz solarne maglice kada se Zemlja formirala. Njihov zaključak? "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 ko-voditelj knjige studija.
Ova studija je nova perspektiva planetarne formacije, razvoja i kako rani život može procvjetati na mladom planetu.
„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. " - Jun Wu, Škola za molekularne znanosti i Škola za istraživanje Zemlje i svemira na ASU, suvoditeljica.
Prije smo mislili da bi jedini planeti koji bi mogli imati život na njima trebali biti u sunčevom sustavu bogatom asteroidima i kometama koji nose vodu. Ali to možda nije slučaj. U drugim solarnim sustavima nemaju sve planete slične Zemlji pristup asteroidima napunjenim vodom. Nova studija sugerira da bi bilo koji naseljeni egzoplaneti mogli dobiti vodu iz solarne maglice u svom sustavu. Zemlja skriva većinu svoje vode u svojoj unutrašnjosti. Zemlja ima otprilike dva oceana u svom plaštu i 4 ili 5 u svojoj jezgri. Exoplaneti mogu biti slični.
"Ovaj model sugerira da će se neizbježno stvaranje vode vjerojatno dogoditi na bilo kojem dovoljno velikom stjenovitom egzoplanetu u ekstrasolarnim sustavima", rekao je Wu. "Mislim da je ovo vrlo uzbudljivo."
No, u ovom novom modelu postoji jedna upozorenja, koja uključuje frakciju vodika. Nije dobro shvaćeno kako se omjer deuterij i vodik mijenja kad se element otopi u željezu, što je u središtu ovog novog modela. To je trebalo procijeniti u ovoj novoj studiji.
Sve u svemu, nova studija dobro se uklapa u ostala istraživanja Zemljine vode. Nakon što se više radi na frakciji vodika, novi se model može strogo testirati.
- AGU Press Release: „Znanstvenici teoretiziraju novu priču o podrijetlu za Zemljinu vodu“
- Istraživački rad: "Porijeklo vode Zemlje: kondritsko nasljeđivanje plus magnetsko udubljivanje i skladištenje vodika u jezgri"
- Istraživački rad: "Dokaz za iskonsku vodu u dubokom plaštu Zemlje"
- Istraživački rad: "Rana akreditacija vode u unutarnjem Sunčevom sustavu iz izvora sličnog hondritu ugljenika"
- Wikipedia: Formiranje i evolucija Sunčevog sustava
- Wikipedia: 4 Vesta
