No kurienes nāca viss mūsu ūdens? Tas, kas varētu šķist vienkāršs jautājums, ir izaicinājis un intriģējis planētu zinātniekus gadu desmitiem ilgi. Komētas 67P / Churyumov-Gerasimenko ūdens neatgādina Zemes ūdeni.
Tā kā Zeme tās veidošanās sākumā bija ārkārtīgi karsta, zinātnieki uzskata, ka Zemes oriģinālajam ūdenim vajadzēja vārīties prom no vārāmās tējkannas. Dominējošās teorijas ir apsvērušas divus avotus vēlāk Piegāde ūdens līdz Zemes virsmai, kad apstākļi bija atdzisuši. Viens no tiem ir komētas, bet otrs ir asteroīdi. Protams, no abiem avotiem ieradās ūdens, bet jautājums bija par to, kurš no tiem ir dominējošais.
Mūsu Saules sistēmā ir divas jomas, kurās komētas izveidojās apmēram pirms 4,6 miljardiem gadu. Viens no tiem ir Oortas mākonis tālu aiz Plutona. Viss norāda uz komētas 67P pirmsākumiem, kas ir otra komētu dzimtene - Kuipera josta Neptūna un Plutona reģionā. Rosetas rezultāti izslēdz Kuipera jostas komētas kā Zemes ūdens avotu. Iepriekšējie Oort mākoņa komētu novērojumi, piemēram, Hyakutake un Hale-Bopp, parādīja, ka arī viņiem nav Zemei līdzīga ūdens. Tāpēc planētu zinātniekiem ir jāpārskata savi modeļi, piešķirot svaru citam iespējamam avotam - asteroīdiem.
Jautājums par Zemes ūdens avotu ir risināts, izmantojot uz zemes balstītus instrumentus un vairākas zondes, kas ir sastopamas ar komētām. 1986. gadā pirmais komētas lidojums - Oorta mākoņu komēta Comet 1P / Halley - atklāja, ka tās ūdens nav līdzīgs ūdenim uz Zemes. Ūdens no šīm komētām - Hālija un tagad 67P - atšķiras no Zemes, salīdzinot ar diviem ūdeņraža atomu veidiem, kas veido ūdens molekulu.
Spektrometru mērījumi atklāja, cik daudz deitērija - ūdeņraža atoma smagāka forma - bija attiecībā uz šajās kometās izplatītāko ūdeņraža veidu. Šī attiecība, kas apzīmēta kā D / H, ir aptuveni 1 no 6000 Zemes okeāna ūdenī. Lielākajai daļai komētu tālvadības vai in situ mērījumi ir atraduši augstāku attiecību, kas neatbalsta apgalvojumu, ka komētas piegādāja ūdeni Zemes agrīnajai virsmai, vismaz ne tik daudz no tās.
Pavisam nesen Hershel kosmosa teleskopa novērojumi komētā Hartley 2 (103P / Hartley) izraisīja satraukumu debatēs par Zemes ūdens avotu. Komētas gaismas spektrālie mērījumi atklāja D / H attiecību tāpat kā Zemes ūdens. Bet tagad Heršela novērojums ir kļuvis vairāk par izņēmumu Rosetta jaunāko mērījumu dēļ.
Jaunos 67P mērījumus veica ROSINA dubultā fokusēšanas masas spektrometrs (DFMS) uz Rosetta klāja. Atšķirībā no attālinātiem novērojumiem, izmantojot mazāk precīzu gaismu, Rosetta spēja precīzi izmērīt deitērija un kopējā ūdeņraža daudzumu ap komētu. Pēc tam zinātnieki varēja vienkārši noteikt attiecību. Rezultāti ir aprakstīti K. Altwegg et al. Rakstā “67P / Churyumov-Gerasimenko, Jupitera ģimenes komēta ar augstu D / H attiecību”, kas publicēts 2014. gada 10. decembra numurā Zinātne.
ROSINA instrumenta novērojumos tika noteikta attiecība 5,3 ± 0,7 × 10-4, kas ir aptuveni 3 reizes lielāks par D / H attiecību Zemes ūdenī. Šie rezultāti neizslēdz komētas kā sauszemes ūdens avotu, taču tie novirza zinātniekus, lai uzskatītu asteroīdus par galveno avotu. Lai gan asteroīdiem ir daudz zemāks ūdens saturs, salīdzinot ar komētām, asteroīdi un to mazākās versijas, meteoroīdi, ir daudz vairāk nekā komētas. Katrs meteors / krītošā zvaigzne, ko redzam izdegām mūsu atmosfērā, uz Zemi piegādā neskaitāmus savienojumus, ieskaitot ūdeni. Sākumā meteoroīdu un asteroīdu uzbrukums Zemei bija daudz lielāks. Līdz ar to neliels ūdens daudzums, ko piegādā katrs, varētu papildināt to, kas tagad atrodas okeānos, ezeros, strautos un pat mūsu ķermeņos.
Atsauces:
Ūdens D / H attiecība uz Zemes, izmērīta ar DFMS
67P / Churyumov-Gerasimenko, Jupiteru ģimenes komēta ar augstu D / H attiecību
Rosetta veicina debates par Zemes ūdens izcelsmi
Asteroīdu rašanās un to ieguldījums sauszemes planētu gaistošajos uzskaitījumos
Jaunākais kosmosa žurnāla raksts:
Cik procentus zemes satur ūdens?
