Saskaņā ar zinātnieku visizplatītāko teoriju mums ir komētas un asteroīdi, lai pateiktos par Zemes ūdeni. Bet tas nav tik sagriezts un žāvēts. Tas joprojām ir nedaudz noslēpums, un jauns pētījums liecina, ka ne viss Zemes ūdens uz mūsu planētu tika piegādāts šādā veidā.
Ūdeņradis ir visbagātākais elements Visumā, un tas ir jautājuma centrā, kas ieskauj Zemes ūdeni. Šo jauno pētījumu vadīja Pīters Buseks, Regents profesors Zemes un kosmosa izpētes skolā un Molekulāro zinātņu skolā Arizonas štata universitātē. Tajā autori norāda, ka ūdeņradis vismaz daļēji nāca no Saules miglāja - gāzes un putekļu mākoņa, kas palicis pāri pēc Saules veidošanās.
Pirms mēs iedziļināmies šī jaunākā pētījuma detaļās, ir noderīgi apskatīt ilgstoši izmantoto teoriju, kuru tā varētu aizstāt.
Ilgu laiku lielākā daļa zinātnieku uzskatīja, ka ūdens izcelsme no komētām un asteroīdiem ir šeit uz Zemes. Viss sākas ar Saules veidošanos.
Kad Saule veidojās no molekulārā mākoņa, tā aizskaloja lielāko daļu mākoņa materiāla, atstājot nedaudz pāri visam citam: planētām, asteroīdiem un komētām. Pēc tam, kad Saule dzīvi uzsāka ar saplūšanu, spēcīgs Saules vējš no ārējiem slāņiem nosūtīja daudz ūdeņraža uz āru, kur šodien atrodas iekšējās klinšainās planētas - Merkurs, Venēra, Zeme un Marss.
Šī ir gāzes gigantu, un vēl svarīgāk, komētu un asteroīdu valstība. Komētas ir ledaini, akmeņaini ķermeņi, domājams, ka tie satur ievērojamu daudzumu ūdeņraža, ko tur izpūtusi agrā saule, un arī asteroīdi, kaut arī mazākā mērā. Viņi kļuva par ievērojamu ūdeņraža rezervuāru.
Kad Zeme izveidojās, tā bija izkususi bumba, tās virsma tika turēta šādā stāvoklī, atkārtoti saduroties ar asteroīdiem. Līdz šim tik labi, jo agrīnā Saules sistēma bija daudz haotiskāka vieta nekā tagad. Kad asteroīdi un komētas skāra šo karsto Zemi, ūdens un tajā esošais ūdeņradis tika novārīti kosmosā. Laika gaitā Zemei atdziestot, ūdenim no komētas un asteroīdu sadursmēm bija atļauts kondensēties uz Zemes, un to nedrīkst novadīt kosmosā. Ūdens iestrēdzis apkārt.
Pierādījumi tam ir izotopu attiecībās. Deitērija smagā ūdeņraža izotopu un normālā ūdeņraža attiecība ir ķīmiska pazīme. Divām ūdenstilpnēm ar vienādu attiecību jābūt vienādai izcelsmei, domāšana notiek. Un Zemes okeānos ir tāda pati attiecība kā ūdenim asteroīdos.
Tā ir ļoti vienkāršota plaši izplatītās teorijas versija par to, kā ūdens nokļuva uz Zemes.
Bet zinātnieki ir nepareizi, vienmēr cenšas iegūt labāku un pamatīgāku izpratni par lietām. Pirms šī jaunākā pētījuma veikšanas viņi apšaubīja teoriju “ūdens no komētām”.
Daži zinātnieki jau 2014. gadā izpētīja šo jautājumu, apskatot dažāda vecuma meteorītus. (Meteorīti ir tikai asteroīdi, kas skāruši Zemi.) Vispirms viņi apskatīja tā sauktos “oglekļa hondrīta meteorītus”. Viņi ir vecākie, par kuriem mēs zinām, un tie izveidojās apmēram tajā pašā laikā, kad to veidoja Saule. Tie ir galvenie Zemes celtniecības bloki.
Tālāk viņi pētīja meteorītus, kas, mūsuprāt, cēlušies no lielā asteroīda Vesta. Vesta izveidojās tajā pašā reģionā, kur Zeme, apmēram 14 miljonus gadu pēc Saules sistēmas piedzimšanas. Saskaņā ar šo 2014. gada pētījumu, senie meteorīti atgādināja lielāko Saules sistēmas sastāvu, un tajos ir daudz ūdens, tāpēc tie tiek plaši uzskatīti par Zemes ūdens avotu.
Mērījumi šajā 2014. gada pētījumā parādīja, ka šiem meteorītiem ir tāda pati ķīmija kā oglekļa hondritiem un iežiem, kas atrodami uz Zemes. Viņi secināja, ka oglekļa hondrīti ir visbiežākais ūdens avots. Tajā laikā Horsts Mārčels, viens no pētījuma autoriem, sacīja: “Pētījums parāda, ka Zemes ūdens, visticamāk, akrēja vienlaikus ar iežu. Planēta veidojās kā mitra planēta, uz kuras virsmas bija ūdens. ” Šī pētījuma komanda atzina, ka daļa mūsu ūdens ir radusies no triecieniem.
Kas mūs ved pie šī jaunā pētījuma, kas pastiprina secinājumus no 2014. gada pētījuma.
Šī jaunā pētījuma autori saka, ka okeāni un to izotopu attiecība, iespējams, nepastāsta visu stāstu. “Tas ir mazliet neredzams vietas sabiedrībā,” sacīja Stīvens Dešess, astrofizikas profesors Zemes un kosmosa izpētes skolā Arizonas štata universitātē Tempe, Arizonas štatā. "Kad cilvēki izmēra [deitērija un ūdeņraža] attiecību okeāna ūdenī un redz, ka tā ir diezgan tuvu tam, ko mēs redzam asteroīdos, vienmēr bija viegli ticēt, ka tas viss nāk no asteroīdiem." Viņus ir grūti vainot; tas ir diezgan pārliecinošs pierādījums.
"Tas ir mazliet neredzams laukums sabiedrībā." - Stīvens Dešs, Zemes un kosmosa izpētes skola, ASU.
Deshs un citi šī jaunā pētījuma autori norāda uz 2015. gadā publicētajiem pētījumiem, kas parāda, ka Zemes okeāni, iespējams, neatspoguļo Zemes pirmatnējo ūdeni. Iespējams, ka okeāni ir pārvietojušies starp virsmu un dziļāku ūdens rezervuāru dziļi Zemes virsū. Iespējams, ka tas laika gaitā ir mainījis attiecību, un tas var nozīmēt, ka šis dziļākais ūdens pārstāv vismaz daļu no Zemes patiesā pirmatnējā ūdens. Un tas ūdens varētu būt nācis tieši no Saules miglāja, nevis caur komētas un asteroīda triecieniem.
Pētījums izstrādā jaunu Zemes veidošanās teorētisko modeli, lai izskaidrotu šīs atšķirības starp ūdeņradi Zemes okeānos un pie kodola mantijas robežas.
Šis jaunais modelis parāda lielus ar ūdeni saistītus asteroīdus, kas pirms miljardiem gadu veidojušies planētām Saules miglājā, kas virpuļo ap Sauli. Šie planētu embriji cieta secīgā sadursmē, un tie ātri auga. Galu galā, viņi saka, pietiekami spēcīga sadursme izkausēja lielākā embrija virsmu magmas okeānā. Šis lielākais embrijs kļuva par Zemi.
Šim lielajam embrijam bija pietiekami daudz smaguma, lai turētos atmosfērā, un tas no Saules miglāja piesaistīja gāzes, ieskaitot visbiežāko ūdeņradi, lai to izveidotu. Saules miglājā esošais ūdeņradis saturēja mazāk deitērija un ir vieglāks nekā asteroidālais ūdeņradis. Tas izšķīdis magmas okeāna izkausētajā dzelmē uz Zemes.
Ūdeņradis tika vilkts uz Zemes centru ar procesu, ko sauc par izotopisko frakcionēšanu. Ūdeņradi piesaista dzelzs, un dzelzs to piegādāja Zemes dzīslai. Deitērijs, smagais ūdeņraža izotops, palika magmā, kas atdzisa, veidojot Zemes apvalku. Turpinot triecienus, Zeme ieguva vairāk ūdens un masas, līdz tā sasniedza masu, kāda tā ir šodien.
Galvenais šī jaunā modeļa punkts ir tas, ka ūdeņradis Zemes kodolā atšķiras no ūdeņraža apvalkā un okeānos. Pamata ūdenī ir daudz mazāk deitērija. Bet ko tas viss nozīmē?
Jaunais modelis ļāva autoriem novērtēt ūdens daudzumu, kas radies no asteroīdu ietekmes, Zemei augot un attīstoties, salīdzinot ar to, cik daudz no Saules miglāja radās Zemei veidojoties. Viņu secinājums? "Uz katrām 100 Zemes ūdens molekulām ir viens vai divi, kas nāk no Saules miglāja," sacīja Jūns Vū, Arizonas Valsts universitātes Molekulāro zinātņu skolas un Zemes un kosmosa izpētes skolas asistents un līdzautors. pētījums.
Šis pētījums ir jauns skatījums uz planētu veidošanos, attīstību un to, kā agrīnā dzīve varētu uzplaukt uz jaunas planētas.
Šis modelis liek domāt, ka neizbēgama ūdens veidošanās, iespējams, notiks uz jebkurām pietiekami lielām akmeņainām eksoplanetām ekstrasolārajās sistēmās. Manuprāt, tas ir ļoti aizraujoši. ” - Jūns Vū, ASU Molekulāro zinātņu skola un Zemes un kosmosa izpētes skola, līdzautore.
Iepriekš mēs domājām, ka vienīgajām planētām, kurām varētu būt dzīvība, jāatrodas Saules sistēmā, kas bagāta ar ūdeni nesošiem asteroīdiem un komētām. Bet tas tā var nebūt. Citās Saules sistēmās ne visām Zemei līdzīgajām planētām ir pieeja asteroīdiem, kas piekrauti ar ūdeni. Jaunais pētījums liecina, ka visas apdzīvojamās eksoplanetes varētu būt ieguvušas ūdeni no Saules miglāja to sistēmā. Zeme slēpj lielāko daļu ūdens savā interjerā. Zemes apvalkā ir aptuveni divi okeāni un 4 vai 5 tās kodols. Eksoplanetes var būt līdzīgas.
"Šis modelis liek domāt, ka neizbēgama ūdens veidošanās, iespējams, notiks uz jebkurām pietiekami lielām akmeņainām eksoplanetām ekstrasolārajās sistēmās," sacīja Vu. "Es domāju, ka tas ir ļoti aizraujoši."
Tomēr šajā jaunajā modelī ir viens piesardzības punkts, un tas ietver ūdeņraža frakcionēšanu. Nav labi saprotams, kā mainās deitērija un ūdeņraža attiecība, kad elements izšķīst dzelžā, kas ir šī jaunā modeļa centrā. Tas bija jānovērtē šajā jaunajā pētījumā.
Kopumā jaunais pētījums labi der citiem Zemes ūdens pētījumiem. Kad būs veikts vēl lielāks darbs pie ūdeņraža frakcionēšanas, jauno modeli var pārbaudīt stingrāk.
- AGU paziņojums presei: “Zinātnieki teorē jaunu Zemes ūdens izcelsmes stāstu”
- Pētniecības dokuments: “Zemes ūdens izcelsme: Hondrīta mantojuma plus miglāju gāzēšana un ūdeņraža uzkrāšana kodolā”
- Pētniecības dokuments: “Pierādījumi par pirmatnējo ūdeni zemes dziļajā apvalkā”
- Pētniecības raksts: “Ūdens agrīna uzkrāšanās iekšējā saules sistēmā no ogļhidrātiem līdzīga avota”
- Wikipedia: Saules sistēmas veidošanās un evolūcija
- Wikipedia: 4 Vesta
