יש לנו שביטים ואסטרואידים להודות למי כדור הארץ, על פי התיאוריה הרווחת ביותר בקרב מדענים. אבל זה לא כל כך חתוך ומייבש. זה עדיין קצת תעלומה, ומחקר חדש מצביע על כך שלא כל המים בכדור הארץ הועברו לכוכב הלכת שלנו בדרך זו.
מימן הוא היסוד השופע ביותר ביקום, והוא במרכז השאלה סביב מים כדור הארץ. מחקר חדש זה הובל על ידי פיטר בוסק, פרופסור הרג'נטים בבית הספר לחקר כדור הארץ והחלל ובית הספר למדעים מולקולריים באוניברסיטת מדינת אריזונה. בתוכו מציעים המחברים כי המימן הגיע, לפחות חלקית, מערפילית השמש, ענן גז ואבק שנשאר לאחר שהשמש התגבשה.
לפני שנעבור לפרטים במחקר חדש זה, מועיל להסתכל על התיאוריה ארוכת השנים שהיא עשויה להחליף.
במשך זמן רב, מרבית המדענים האמינו כי גרסת המים משביטים ואסטרואידים שמקורם במים כאן על כדור הארץ. הכל מתחיל בהיווצרות השמש.
כאשר השמש נוצרה מתוך ענן מולקולרי, היא סחפה את מרבית החומר בענן והשאירה מעט שנותר לכל דבר אחר: כוכבי לכת, אסטרואידים ושביטים. ברגע שהשמש פרצה לחיים עם היתוך, רוח שמש עוצמתית שלחה הרבה מימן משכבותיה החיצוניות החוצה מעבר למקום בו נמצאים כוכבי הלכת הסלעיים הפנימיים - מרקורי, ונוס, כדור הארץ ומאדים - כיום.
זהו התחום של ענקיות הגז, וחשוב מכך, שביטים ואסטרואידים. שביטים הם גופים קרחיים וסלעיים, שנחשבים להכיל כמויות ניכרות של מימן המפוצץ שם על ידי השמש הקדומה, וגם אסטרואידים, אם כי במידה פחותה. הם הפכו למאגר משמעותי למימן.
כאשר נוצר כדור הארץ, זה היה כדור מותך, פני השטח שלו נשמרו במצב זה על ידי התנגשות חוזרת ונשנית עם אסטרואידים. עד כה, כל כך טוב, מכיוון שמערכת השמש המוקדמת הייתה מקום הרבה יותר כאוטי ממה שהיא עכשיו. כאשר אסטרואידים וכוכבי שביט פגעו בכדור הארץ החם הזה, המים והמים מימן בתוכו הורתחו לחלל. עם התקררות כדור הארץ לאורך זמן, מים מבעיות התנגשות שביט ואסטרואיד הורשו להתעבות על פני כדור הארץ, ולא להרתח אותם לחלל. המים הסתובבו.
העדויות לכך נעוצות ביחס איזוטופי. היחס בין deuterium איזוטופי המימן הכבד למימן רגיל הוא חתימה כימית. שני גופים של מים באותו יחס חייבים להיות מאותם מקור, החשיבה עוברת. ולאוקיינוסים של כדור הארץ יש את אותו יחס כמו מים על אסטרואידים.
זו גרסה מאוד מפוענחת של התיאוריה הרווחת של איך הגיעו מים לכדור הארץ.
אבל מדענים הם מבעלי תוכן, תמיד מנסים לקבל הבנה טובה יותר ויסודית יותר של הדברים. הם חקרו את תיאוריית "מים משביטים" לפני שהמחקר החדש ביותר הזה יצא.
עוד בשנת 2014 חקרו כמה מדענים את הנושא על ידי התבוננות במטאוריטים בגילאים שונים. (מטאוריטים הם רק אסטרואידים שפקדו את כדור הארץ.) ראשית הם בדקו את מה שמכונה 'מטאוריטים של שונריט פחמתי'. הם העתיקים ביותר שאנחנו מכירים, והם נוצרו בערך באותה תקופה שעשתה השמש. הם אבני הבניין העיקריות של כדור הארץ.
בשלב הבא הם חקרו מטאוריטים שלדעתנו מקורם באסטרואיד הגדול וסטה. וסטה נוצרה באותו אזור כמו כדור הארץ, כ -14 מיליון שנה לאחר שנולדה מערכת השמש. על פי מחקר זה מ -2014, המטאוריטים העתיקים דמו להרכב מערכת השמש בתפזורת והיו בהם הרבה מים, ולכן הם נחשבו לרוב כמקור המים של כדור הארץ.
המדידות במחקר זה משנת 2014 הראו שלמטאוריטים אלה יש כימיה זהה לזו של הכונדיטים והסלעים הפחממתיים שנמצאו על כדור הארץ. הם הגיעו למסקנה כי שונדריטים פחמניים הם המקור הנפוץ ביותר למים. באותה עת אמר הורסט מרשאל, מחברי המחקר, "המחקר מראה כי סביר להניח שמי כדור הארץ הצטברו באותו זמן כמו הסלע. הכוכב נוצר ככוכב לכת רטוב עם מים על פני השטח. " הצוות שעומד מאחורי המחקר הזה הודה שחלק מהמים שלנו הגיעו מהשפעות.
מה שמביא אותנו למחקר חדש זה, המחזק את המסקנות ממחקר 2014.
מחברי המחקר החדש הזה אומרים כי ייתכן שהאוקיינוסים ויחס האיזוטופ שלהם אינם מספרים את כל הסיפור. "זה קצת כתם עיוור בקהילה," אמר סטיבן דש, פרופסור לאסטרופיזיקה בבית הספר לחקר כדור הארץ וחקר החלל באוניברסיטת מדינת אריזונה בטמפה, אריזונה. "כשאנשים מודדים את יחס [deuterium-to-hydrogen] במי האוקיאנוס והם רואים שזה די קרוב למה שאנחנו רואים באסטרואידים, תמיד היה קל להאמין שהכל בא מאסטרואידים." קשה להאשים אותם; זו עדות משכנעת למדי.
"זה קצת כתם עיוור בקהילה." - סטיבן דש, בית הספר לחקר האדמה והחלל, ASU.
דש ושאר מחברי המחקר החדש הזה מצביעים על מחקרים שפורסמו בשנת 2015 והראו כי אוקיינוסים של כדור הארץ עשויים שלא להיות מייצגים את המים הקדמוניים של כדור הארץ. יתכן שהאוקיאנוסים הסתובבו בין פני השטח למאגר מים עמוק יותר בעומק כדור הארץ. יתכן שזה שינה את היחס לאורך זמן, ויכול להיות שמשמעותו היא שהמים העמוקים יותר הללו מייצגים לפחות חלק מהמים הקדמוניים האמיתיים של כדור הארץ. וייתכן שמים הגיעו ישירות מערפילית השמש, ולא דרך פגיעות שביט ואסטרואיד.
המחקר מפתח מודל תיאורטי חדש להיווצרות כדור הארץ כדי להסביר את ההבדלים הללו בין מימן באוקיינוסים של כדור הארץ ובגבול ליבת המעטפת.
דגם חדש זה מציג אסטרואידים גדולים עם כניסה למים שנוצרו לפני כוכבי לכת לפני מיליארדי שנים בערפילית השמש המסתחררת סביב השמש. עוברים פלנטריים אלה סבלו מהתנגשות רציפה והם צמחו במהירות. בסופו של דבר, הם אומרים, התנגשות עוצמתית מספיק המיסה את פני העובר הגדול ביותר לאוקיאנוס של מאגמה. העובר הגדול ביותר הזה הפך לכדור הארץ.
לעובר גדול זה היה מספיק כוח משיכה בכדי לאחוז באטמוספירה, והוא משך גזים, כולל מימן, השופע ביותר, מערפילית השמש לכדי ליצור אחד. המימן בערפילית השמש הכיל פחות חמצן והוא קל יותר ממימן אסטרואיד. הוא התמוסס בברזל המותך של אוקיינוס האגמה בכדור הארץ.
המימן נמשך למרכז כדור הארץ על ידי תהליך שנקרא שבר איזוטופי. מימן נמשך לברזל והועבר ליבת כדור הארץ על ידי הברזל. Deuterium, איזוטופ המימן הכבד, נשאר במאגמה שהתקררה ליצירת מעטפת כדור הארץ. השפעות מתמשכות הביאו יותר מים ומסה לכדור הארץ, עד שהגיע למסה שהיא כיום.
נקודת המפתח במודל חדש זה היא כי מימן בליבת כדור הארץ שונה ממימן במעטפת ובאוקיאנוסים. במים הליבה יש הרבה פחות דברים. אבל מה המשמעות של כל זה?
המודל החדש אפשר למחברים להעריך את כמויות המים שהגיעו כתוצאה מהשפעות אסטרואידים ככל שכדור הארץ צמח והתפתח, לעומת כמה הגיע מערפילית השמש כאשר כדור הארץ התהווה. המסקנה שלהם? "על כל 100 מולקולות של מי כדור הארץ, יש אחת או שתיים שמגיעות מערפילית סולארית," אמר ג'ון וו, עוזר פרופסור למחקר בבית הספר למדעים מולקולריים ובית הספר לחקר כדור הארץ והחלל באוניברסיטת מדינת אריזונה וכמחבר להוביל משותף של המחקר.
מחקר זה הוא נקודת מבט חדשה על היווצרות פלנטרית, התפתחות, וכיצד החיים המוקדמים יכולים לפרוח בכוכב לכת צעיר.
"מודל זה מציע כי היווצרות בלתי נמנעת של מים עשויה להתרחש ככל הנראה על כל Exoplanets סלעי גדול מספיק במערכות חוץ. אני חושב שזה מאוד מרגש. " - ג'ון וו, בית הספר למדעים מולקולריים ובית הספר לחקר כדור הארץ והחלל ב- ASU, מחבר משותף.
בעבר חשבנו שכוכבי הלכת היחידים שיכולים להתקיים בהם חייבים להיות במערכת סולארית עשירה באסטרואידים ובשביטים נושאי מים. אך יתכן שזה לא המקרה. במערכות סולריות אחרות, לא לכל כוכבי הלכת דמויי כדור הארץ יש גישה לאסטרואידים עמוסי מים. המחקר החדש מעלה כי כל מרחבי-Exoplanets עשויים לקבל מים מערפילית השמש במערכת שלהם. כדור הארץ מסתיר את מרבית מימיו בפנים. בכדור הארץ יש בערך שני אוקיינוסים במעטפתו, ו -4 או 5 בליבתו. Exoplanets עשוי להיות דומה.
"מודל זה מציע כי היווצרות בלתי נמנעת של מים עשויה להתרחש ככל הנראה על כל Exoplanets סלעי גדול מספיק במערכות חוץ-קוטביות," אמר וו. "אני חושב שזה מרגש מאוד."
עם זאת ישנה נקודת זהירות אחת במודל החדש הזה, וזה כרוך בפירוק המימן. לא מובן היטב כיצד יחס הדאוטריום למימן משתנה כאשר היסוד מתמוסס בברזל, שהוא במרכז הדגם החדש הזה. היה צורך להעריך זאת במחקר חדש זה.
בסך הכל, המחקר החדש משתלב היטב עם מחקרים אחרים על מי כדור הארץ. לאחר שנעשית עבודה נוספת על שבריר מימן, ניתן לבדוק את הדגם החדש בצורה קפדנית יותר.
- הודעה לעיתונות של AGU: "מדענים משערים סיפור מקור חדש למי כדור הארץ"
- עבודת מחקר: "מקור מים כדור הארץ: ירושה קונדריטית פלוס נקבובית אחסון ואגירה של מימן בליבה"
- נייר מחקר: "עדויות למים קדומים במעטפת העמוקה של כדור הארץ"
- נייר מחקר: "הצטברות מוקדמת של מים במערכת השמש הפנימית ממקור דמוי כונדיט פחמן"
- ויקיפדיה: התהוות ואבולוציה של מערכת השמש
- ויקיפדיה: 4 וסטה
