Avem comete și asteroizi pentru a mulțumi pentru apa Pământului, în conformitate cu cea mai răspândită teorie dintre oamenii de știință. Dar nu este atât de tăiat și uscat. Este încă un mister și un nou studiu sugerează că nu toată apa Pământului a fost livrată pe planeta noastră în acest fel.
Hidrogenul este elementul cel mai abundent din univers și se află în centrul întrebării care înconjoară apa Pământului. Acest nou studiu a fost co-condus de Peter Buseck, profesor Regents la Școala de explorare a pământului și spațiului și la Școala de Științe Moleculare de la Universitatea de Stat din Arizona. În ea, autorii sugerează că hidrogenul provine, cel puțin parțial, din nebuloasa solară, un nor de gaz și praf rămas după ce s-a format Soarele.
Înainte de a intra în detalii în acest nou studiu, este util să analizăm teoria îndelungată pe care o poate înlocui.
Pentru o lungă perioadă de timp, majoritatea oamenilor de știință au crezut că versiunea apei din comete și a asteroizilor de origine a apei aici pe Pământ. Totul începe cu formarea Soarelui.
Când Soarele s-a format dintr-un nor molecular, a măturat cea mai mare parte a materialului din nor, lăsându-se puțin peste tot: planetele, asteroizii și cometele. Odată ce Soarele a izbucnit în viață cu fuziune, un puternic vânt solar a trimis mult hidrogen din straturile sale exterioare, dincolo de unde se află astăzi planetele stâncoase interioare - Mercur, Venus, Pământ și Marte.
Acesta este tărâmul gigantilor gazului și, mai important, al cometelor și asteroizilor. Cometele sunt corpuri stâncoase, stâncoase, care se consideră că conțin cantități semnificative de hidrogen suflat acolo de Soarele timpuriu și de asteroizi, deși într-o măsură mai mică. Au devenit un rezervor semnificativ pentru hidrogen.
Când s-a format Pământul, a fost o bilă topită, suprafața sa a fost păstrată în acea stare prin coliziunea repetată cu asteroizii. Până acum, atât de bine, de când sistemul solar timpuriu era un loc mult mai haotic decât este acum. Pe măsură ce asteroizii și cometele au lovit acest Pământ fierbinte, apa și hidrogenul din ea au fost fierte în spațiu. Pe măsură ce Pământul s-a răcit de-a lungul timpului, apa provenită din coliziunile cometei și asteroizilor a fost lăsată să se condenseze pe Pământ și să nu fie fiartă în spațiu. Apa s-a blocat în jur.
Dovada acestui fapt constă în raporturi de izotopi. Raportul dintre izotopul de hidrogen greu de hidrogen și hidrogenul normal este o semnătură chimică. Două corpuri de apă cu același raport trebuie să aibă aceeași origine, gândirea continuă. Și oceanele Pământului au același raport cu apa pe asteroizi.
Aceasta este o versiune foarte simplificată a teoriei pe scară largă a modului în care apa a ajuns pe Pământ.
Însă oamenii de știință sunt denaturați, încearcă întotdeauna să înțeleagă mai bine și mai amănunțit despre lucruri. Au pus la îndoială teoria „apei din comete”, înainte ca acest nou studiu să apară.
În 2014, unii oameni de știință au studiat problema analizând meteoriți de diferite vârste. (Meteoritele sunt doar asteroizi care au lovit Pământul.) Mai întâi s-au uitat la ceea ce sunt cunoscuți ca „meteorit de condită carbonică”. Sunt cei mai vechi dintre cei pe care îi știm și s-au format aproximativ în același timp ca și Soarele. Ele sunt blocurile principale ale Pământului.
În continuare, ei au studiat meteoriții care credem că au provenit din marele asteroid Vesta. Vesta s-a format în aceeași regiune cu Pământul, la aproximativ 14 milioane de ani de la nașterea sistemului solar. Conform acestui studiu din 2014, vechii meteoriți semănau cu cea mai mare compoziție a Sistemului Solar și au multă apă în ei, așa că au fost considerați pe larg ca sursa de apă a Pământului.
Măsurătorile din acest studiu din 2014 au arătat că acești meteoriți au aceeași chimie ca și condritele și rocile carbonace găsite pe Pământ. Ei au ajuns la concluzia că condrișii carbonari sunt cea mai probabilă sursă comună de apă. La acea vreme, Horst Marschall, unul dintre autorii studiului, a declarat: „Studiul arată că apa Pământului se va acumula cel mai probabil în același timp cu stânca. Planeta s-a format ca o planetă umedă cu apă la suprafață. ” Echipa din spatele acestui studiu a recunoscut că o parte din apa noastră a provenit din impacturi.
Ceea ce ne aduce la acest nou studiu, care consolidează concluziile studiului din 2014.
Autorii acestui nou studiu spun că este posibil ca oceanele și raporturile lor de izotopi să nu spună întreaga poveste. „Este un pic orb în comunitate”, a spus Steven Desch, profesor de astrofizică la Școala de explorare a pământului și spațiului din Arizona State University din Tempe, Arizona. „Când oamenii măsoară raportul [deuteriu-hidrogen] în apa oceanelor și văd că este destul de aproape de ceea ce vedem în asteroizi, a fost întotdeauna ușor să credem că totul provine de la asteroizi.” Este greu să le învinovățești; este o dovadă destul de convingătoare.
„Este un loc orb în comunitate”. - Steven Desch, Școala de explorare a pământului și spațiului, ASU.
Desch și ceilalți autori ai acestui nou studiu indică cercetări publicate în 2015 care arată că oceanele Pământului nu pot fi reprezentative pentru apa primordială a Pământului. Este posibil ca oceanele să fi circulat între suprafață și un rezervor mai adânc de apă, adânc pe Pământ. Este posibil să fi schimbat raportul în timp și poate însemna că această apă mai profundă reprezintă cel puțin o parte din adevărata apă primordială a Pământului. Și este posibil ca apa să fi venit direct din nebuloasa solară, mai degrabă decât prin impactul cometei și al asteroidului.
Studiul dezvoltă un nou model teoretic de formare a Pământului pentru a explica aceste diferențe între hidrogenul din oceanele Pământului și la granița mânecii.
Acest nou model arată mari asteroizi cu arbori, formați în planete în urmă cu miliarde de ani, în nebuloasa solară care se învârte în jurul Soarelui. Aceste embrioni planetari au suferit o coliziune secvențială și au crescut rapid. În cele din urmă, spun ei, o coliziune suficient de puternică a topit suprafața celui mai mare embrion într-un ocean de magmă. Acest cel mai mare embrion a devenit Pământ.
Acest embrion mare avea suficientă gravitate pentru a ține o atmosferă și a atras gaze, inclusiv hidrogenul, cel mai abundent, din nebuloasa solară pentru a forma una. Hidrogenul din nebuloasa solară conținea mai puțin deuteriu și este mai ușor decât hidrogenul asteroid. S-a dizolvat în fierul topit al oceanului magmă de pe Pământ.
Hidrogenul a fost tras în centrul Pământului printr-un proces numit fracționare izotopică. Hidrogenul este atras de fier și a fost livrat miezul Pământului de fier. Deuteriu, izotopul greu de hidrogen, a rămas în magmă, care s-a răcit pentru a forma mantaua Pământului. Impacturile continue au adus mai multă apă și masă pe Pământ, până a ajuns la masa în care este astăzi.
Punctul cheie al acestui nou model este că hidrogenul din miezul Pământului este diferit de hidrogenul din manta și din oceane. Apa nucleară are mult mai puțin deuteriu. Dar ce înseamnă totul?
Noul model le-a permis autorilor să estimeze cantitățile de apă provenite din impacturile asteroizilor pe măsură ce Pământul a crescut și a evoluat, comparativ cu cât a venit din nebuloasa solară când s-a format Pământul. Concluzia lor? "Pentru fiecare 100 de molecule de apă a Pământului, există una sau două care provin din nebuloasa solară", a spus Jun Wu, profesor asistent de cercetare la Școala de Științe Moleculare și Școala de Explorare a Pământului și Spațial din Arizona State University și co-principal autor al studiul.
Acest studiu este o perspectivă nouă asupra formării, dezvoltării și dezvoltării planetare și asupra modului în care viața timpurie ar putea înflori pe o planetă tânără.
„Acest model sugerează că formarea inevitabilă a apei ar apărea probabil pe orice exoplanete stâncoase suficient de mari în sistemele extrasolare. Cred că este foarte interesant. ” - iunie Wu, Școala de Științe Moleculare și Școala de Explorare a Pământului și Spațiului la ASU, co-autor principal.
Anterior, ne-am gândit că singurele planete care ar putea avea viață asupra lor ar trebui să fie într-un sistem solar bogat în asteroizi și comete cu apă. Dar poate nu este cazul. În alte sisteme solare, nu toate planetele similare Pământului au acces la asteroizi încărcați cu apă. Noul studiu sugerează că orice exoplanetă locuibilă ar fi putut primi apă din nebuloasa solară din sistemul lor. Pământul ascunde cea mai mare parte a apei sale în interiorul său. Pământul are aproximativ două oceane în mantaua sa, iar 4 sau 5 în miezul său. Exoplanetele pot fi similare.
"Acest model sugerează că formarea inevitabilă a apei ar apărea probabil pe orice exoplanete stâncoase suficient de mari în sistemele extrasolare", a spus Wu. „Cred că este foarte interesant.”
Cu toate acestea, există un punct de precauție în acest nou model și care implică fracționarea hidrogenului. Nu se înțelege bine cum se modifică raportul deuteriu-hidrogen atunci când elementul se dizolvă în fier, care este centrul acestui nou model. A trebuit estimat în acest nou studiu.
În general, noul studiu se potrivește bine cu alte cercetări în apa Pământului. Odată ce se lucrează mai mult la fracționarea hidrogenului, noul model poate fi testat mai riguros.
- Comunicat de presă AGU: „Oamenii de știință teoretizează o nouă poveste despre originea apei Pământului”
- Document de cercetare: „Originea apei pământului: moștenire condritică plus ingerarea și stocarea nebulară a hidrogenului în miez”
- Document de cercetare: „Dovezi pentru apa primordială în mantaua adâncă a Pământului”
- Document de cercetare: „Acretarea precoce a apei în sistemul solar interior de la o sursă asemănătoare cu condrita carbonică”
- Wikipedia: Formarea și evoluția sistemului solar
- Wikipedia: 4 Vesta
