Имаме комети и астероиди, които да благодарим за водата на Земята, според най-разпространената теория сред учените. Но не е толкова нарязано и изсушено. Все още е тайна и ново проучване предполага, че не цялата вода на Земята е била доставена на нашата планета по този начин.
Водородът е най-разпространеният елемент във Вселената и той е в центъра на въпроса около водата на Земята. Това ново проучване беше ръководено от Питър Бусек, регент на професора в Школата за изследване на Земята и Космоса и Школата по молекулярни науки в Аризонския държавен университет. В него авторите предполагат, че водородът идва поне частично от слънчевата мъглявина, облак от газ и прах, останал след образуването на Слънцето.
Преди да се задълбочим в подробностите в това ново проучване, е полезно да разгледаме дългата теория, която може да замени.
Дълго време повечето учени вярваха, че версията на вода от комети и астероиди на произхода на водата тук, на Земята. Всичко започва с образуването на Слънцето.
Когато Слънцето се е образувало от молекулен облак, то помете по-голямата част от материала в облака, оставяйки малко останало за всичко останало: планети, астероиди и комети. След като Слънцето избухна в живот със синтез, мощен слънчев вятър изпрати много водород от външните му слоеве отвъд мястото, където са вътрешните скални планети - Меркурий, Венера, Земя и Марс - днес.
Това е царството на газовите гиганти и по-важното - кометите и астероидите. Кометите са ледени, каменисти тела, за които се смята, че съдържат значителни количества от водорода, издухан от ранното Слънце, и астероидите също, макар и в по-малка степен. Те станаха значителен резервоар за водород.
Когато Земята се е образувала, тя е била разтопена топка, нейната повърхност е поддържана в това състояние при многократно сблъскване с астероиди. Засега толкова добре, тъй като ранната Слънчева система беше много по-хаотично място, отколкото сега. Докато астероидите и кометите удариха тази гореща Земя, водата и водородът в нея бяха сварени в космоса. С течение на времето, когато Земята се охлаждаше, водата от сблъсъците на кометата и астероидите беше оставена да се кондензира на Земята и да не се изхвърля в космоса. Водата заседна наоколо.
Доказателството за това се крие в изотопните съотношения. Съотношението на тежкия водороден изотоп деутерий към нормалния водород е химичен признак. Две водни тела с едно и също съотношение трябва да имат един и същ произход, мисли мисълта. И океаните на Земята имат същото съотношение като водата на астероидите.
Това е много опростена версия на широко разпространената теория за това как водата е стигнала до Земята.
Но учените са злонамерени, винаги се опитват да имат по-добро, по-задълбочено разбиране на нещата. Те поставиха под въпрос теорията „вода от комети“, преди да излезе това най-ново проучване.
Още през 2014 г. някои учени проучиха въпроса, като разгледаха метеорити от различни възрасти. (Метеоритите са просто астероиди, които са ударили Земята.) Първо са разгледали онова, което е известно като „метеорити на въглеродни хондрити“. Те са най-старите, за които знаем, и са се образували приблизително по същото време, както и Слънцето. Те са основните градивни елементи на Земята.
По-нататък те изследвали метеорити, които според нас произлизат от големия астероид Веста. Веста се е образувала в същия регион като Земята, около 14 милиона години след раждането на Слънчевата система. Според това проучване от 2014 г., древните метеорити наподобявали основния състав на Слънчевата система и имат много вода в тях, така че те са били считани за източник на вода на Земята.
Измерванията в това проучване от 2014 г. показват, че тези метеорити имат същата химия като въглеродните хондрити и скали, открити на Земята. Те заключиха, че въглеродните хондрити са най-вероятният често срещан източник на вода. По онова време Хорст Маршал, един от авторите на изследването, казва: „Проучването показва, че водата на Земята най-вероятно се е натрупала едновременно с скалата. Планетата се е образувала като мокра планета с вода на повърхността. " Екипът, стоящ зад това проучване, призна, че част от водата ни идва от удари.
Което ни довежда до това ново изследване, което подсилва изводите от проучването от 2014 г.
Авторите на това ново изследване казват, че океаните и техните изотопни съотношения може да не разказват цялата история. „Това е малко сляпо място в общността“, казва Стивън Деш, професор по астрофизика в Школата за изследване на Земята и Космоса в Аризонския държавен университет в Теме, Аризона. „Когато хората измерват съотношението [деутерий-водород] в океанската вода и виждат, че е доста близко до това, което виждаме в астероидите, винаги е било лесно да повярваме, че всичко идва от астероиди.“ Трудно е да ги обвиняваме; това е доста убедително доказателство
„Това е малко сляпо място в общността.“ - Стивън Деш, училище за изследване на Земята и Космоса, АСУ.
Деш и другите автори на това ново изследване посочват изследване, публикувано през 2015 г., показващо, че земните океани може да не са представителни за първоначалната вода на Земята. Океаните може да са циклично между повърхността и по-дълбок резервоар на вода, дълбоко в Земята. Това може да е променило съотношението във времето и може да означава, че тази по-дълбока вода представлява поне част от истинската първична вода на Земята. И тази вода може да е дошла директно от слънчевата мъглявина, а не чрез комета и астероидни въздействия.
Проучването разработва нов теоретичен модел за образуване на Земята, за да обясни тези разлики между водорода в земните океани и на границата на ядрото-мантия.
Този нов модел показва големи астероиди, регистрирани във вода, образувани на планети преди милиарди години в слънчевата мъглявина, завъртяна около Слънцето. Тези планетарни ембриони претърпяха последователен сблъсък и те бързо нарастваха. В крайна сметка, казват те, достатъчно мощен сблъсък стопи повърхността на най-големия ембрион в океан от магма. Този най-голям ембрион стана Земя.
Този голям ембрион имаше достатъчно гравитация, за да се задържа в атмосфера и привличаше газове, включително най-изобилния водород, от слънчевата мъглявина, за да образува такава. Водородът в слънчевата мъглявина съдържа по-малко деутерий и е по-лек от астероидния водород. Разтвори се в разтопеното желязо на магмания океан на Земята.
Водородът се изтегля към центъра на Земята чрез процес, наречен изотопно фракциониране. Водородът е привлечен от желязото и от желязото се доставя земното ядро. Деутерият, тежкият водороден изотоп, остана в магмата, която се охлади и образува земната мантия. Продължаващите въздействия донесоха повече вода и маса на Земята, докато достигне масата, каквато е днес.
Ключовият момент в този нов модел е, че водородът в земното ядро е различен от водорода в мантията и в океаните. Водната сърцевина има много по-малко деутерий. Но какво означава всичко това?
Новият модел позволи на авторите да преценят количествата вода, които идват от въздействието на астероидите, докато Земята расте и се развива, в сравнение с това колко са дошли от слънчевата мъглявина, когато Земята се е образувала. Заключението им? „На всеки 100 молекули земна вода има една или две, идващи от слънчевата мъглявина“, казва Джу Ву, асистент в научната школа в Молекулярните науки и Училището за изследване на Земята и Космоса в Аризонския държавен университет и съосновен автор на ученето.
Това проучване представлява нова перспектива за планетарното формиране, развитие и за това как ранният живот може да процъфти на млада планета.
„Този модел предполага, че неизбежното образуване на вода вероятно ще се случи на всяка достатъчно големи скалисти екзопланети в екстрасоларни системи. Мисля, че това е много вълнуващо. " - Джун Ву, Училище за молекулярни науки и Училище за изследване на Земята и Космоса в АСУ, съосновен автор.
Преди сме смятали, че единствените планети, които биха могли да имат живот върху тях, ще трябва да са в слънчева система, богата на водоносни астероиди и комети. Но това може да не е така. В други слънчеви системи не всички планети, подобни на Земята, имат достъп до астероиди, заредени с вода. Новото проучване предполага, че всяка обитаема екзопланета може да е получила вода от слънчевата мъглявина в своята система. Земята крие по-голямата част от водата си във вътрешността си. Земята има приблизително два океана в мантията си и 4 или 5 в ядрото си. Екзопланетите може да са подобни.
"Този модел предполага, че неизбежното образуване на вода вероятно ще се случи на всяка достатъчно големи скалисти екзопланети в екстрасоларни системи", казва Ву. „Мисля, че това е много вълнуващо.“
Но в този нов модел има една предупредителна точка, която включва фракционирането на водорода. Не е добре разбрано как се променя съотношението деутерий към водород, когато елементът се разтвори в желязо, което е в центъра на този нов модел. Това трябваше да бъде оценено в това ново проучване.
Като цяло новото проучване се вписва добре с други изследвания на водата на Земята. След като се свърши още работа по фракционирането на водорода, новият модел може да бъде тестван по-строго.
- Прессъобщение на AGU: „Учените теоретизират нова история за произхода на водата на Земята“
- Документ за изследване: „Произход на земната вода: Хондритно наследяване плюс Небуларно обгаряне и съхранение на водород в сърцевината“
- Изследователска книга: „Доказателство за първичната вода в дълбоката мантия на Земята“
- Документ за изследване: „Ранно отделяне на вода във вътрешната слънчева система от източник, наподобяващ въглероден хондрит“
- Уикипедия: Формиране и еволюция на Слънчевата система
- Уикипедия: 4 Веста
