Podľa najpoužívanejšej teórie vedcov máme kométy a asteroidy, ktoré sa majú poďakovať za zemskú vodu. Ale to nie je tak rezané a sušené. Stále je to trochu záhadou a nová štúdia naznačuje, že nie všetka všetka zemská voda bola takto dopravená na našu planétu.
Vodík je najhojnejším prvkom vo vesmíre a je v centre otázky obklopujúcej zemskú vodu. Túto novú štúdiu viedli Peter Buseck, profesor regentov v škole na Zemi a vesmírny výskum a Škola molekulárnych vied na Arizonskej štátnej univerzite. V ňom autori naznačujú, že vodík pochádzal, aspoň čiastočne, zo slnečnej hmloviny, oblak plynu a prachu, ktorý zostal po vytvorení Slnka.
Predtým, ako sa pozrieme na podrobnosti v tejto novej štúdii, je užitočné pozrieť sa na dlhodobo používanú teóriu, ktorú môže nahradiť.
Väčšina vedcov už dlho verila, že voda, ktorá je súčasťou komét a asteroidov, má pôvod na vode. Všetko to začína formáciou Slnka.
Keď sa Slnko vytvorilo z molekulárneho oblaku, prehnalo väčšinu materiálu v oblaku a zanechalo trochu všetkého ostatného: planéty, asteroidy a kométy. Keď Slnko začalo fúzovať, silný slnečný vietor vyslal zo svojich vonkajších vrstiev veľa vodíka mimo miesta, kde sa dnes nachádzajú vnútorné skalné planéty - Ortuť, Venuša, Zem a Mars.
Toto je oblasť plynových gigantov, a čo je dôležitejšie, kométy a asteroidy. Kométy sú ľadové, skalnaté telá, o ktorých sa predpokladá, že obsahujú značné množstvo vodíka vyfukovaného z raného slnka a tiež asteroidy, hoci v menšej miere. Stali sa významným rezervoárom vodíka.
Keď sa Zem formovala, išlo o roztavenú guľu, jej povrch sa udržal v tomto stave opakovanou zrážkou s asteroidmi. Zatiaľ dobrý, pretože skorá slnečná sústava bola oveľa chaotickejšie miesto, ako je teraz. Keď asteroidy a kométy zasiahli túto horúcu Zem, voda a vodík v nej boli uvarené do vesmíru. Keď sa Zem v priebehu času ochladzovala, voda z kométových a asteroidových zrážok mohla kondenzovať na Zemi a nevypúšťať ju do vesmíru. Voda trčala okolo.
Dôkazom toho sú pomery izotopov. Pomer ťažkého vodíka izotopu deutéria k normálnemu vodíku je chemickým podpisom. Dva vodné útvary s rovnakým pomerom musia mať rovnaký pôvod. A zemské oceány majú rovnaký pomer ako voda na asteroidoch.
Toto je veľmi zjednodušená verzia široko koncipovanej teórie o tom, ako sa voda dostala na Zem.
Vedci však zlyhávajú a vždy sa snažia lepšie a dôkladnejšie porozumieť veciam. Predtým, ako vyšla táto najnovšia štúdia, spochybňovali teóriu „vody z komét“.
Už v roku 2014 niektorí vedci študovali tento problém tak, že sa pozreli na meteority rôzneho veku. (Meteority sú iba asteroidy, ktoré zasiahli Zem.) Najprv sa pozreli na to, čo sa nazýva „uhlíkaté meteority“. Sú to najstarší, o ktorých vieme, a vytvorili sa približne v rovnakom čase ako Slnko. Sú to základné stavebné kamene Zeme.
Ďalej študovali meteority, o ktorých si myslíme, že pochádzajú z veľkého asteroidu Vesta. Vesta sa formovala v rovnakom regióne ako Zem asi 14 miliónov rokov po narodení slnečnej sústavy. Podľa tejto štúdie z roku 2014 sa staroveké meteority podobali zloženiu slnečnej sústavy s veľkým objemom a majú v sebe veľa vody, takže sa považovali za zdroj zemskej vody.
Merania v tejto štúdii z roku 2014 ukázali, že tieto meteority majú rovnakú chémiu ako uhlíkaté chondrity a horniny nájdené na Zemi. Dospeli k záveru, že uhlíkaté chondrity sú najpravdepodobnejším zdrojom vody. Horst Marschall, jeden z autorov štúdie, v tom čase povedal: „Štúdia ukazuje, že zemská voda s najväčšou pravdepodobnosťou narastá v rovnakom čase ako skala. Planéta sa vytvorila ako mokrá planéta s vodou na povrchu. “ Tím za touto štúdiou uznal, že časť našej vody pochádza z nárazov.
To nás privádza k tejto novej štúdii, ktorá posilňuje závery zo štúdie z roku 2014.
Autori tejto novej štúdie hovoria, že oceány a ich pomery izotopov nemusia rozprávať celý príbeh. "Je to trochu slepé miesto v komunite," povedal Steven Desch, profesor astrofyziky na Škole Zeme a vesmíru na Arizonskej štátnej univerzite v Tempe v Arizone. "Keď ľudia merajú pomer [deutérium na vodík] v morskej vode a vidia, že je veľmi blízko tomu, čo vidíme v asteroidoch, bolo vždy ľahké uveriť, že to všetko pochádza z asteroidov." Je ťažké obviňovať ich; je to celkom presvedčivý dôkaz.
"Je to tak trochu slepé miesto v komunite." - Steven Desch, School of Earth and Space Exploration, ASU.
Desch a ďalší autori tejto novej štúdie poukazujú na výskum uverejnený v roku 2015, ktorý ukazuje, že oceány Zeme nemusia predstavovať prapôvodnú vodu Zeme. Oceány sa mohli pohybovať medzi povrchom a hlbším zásobníkom vody hlboko v Zemi. To mohlo časom zmeniť pomer a môže to znamenať, že táto hlbšia voda predstavuje aspoň časť skutočnej prapôvodnej vody Zeme. A táto voda mohla pochádzať skôr zo slnečnej hmloviny, než z dopadov komét a asteroidov.
Štúdia vyvíja nový teoretický model formácie Zeme, ktorý vysvetľuje tieto rozdiely medzi vodíkom v oceánoch Zeme a na hranici jadra plášťa.
Tento nový model ukazuje veľké asteroidy zaznamenané vodou na planétych pred miliardami rokov v slnečnej hmlovine víriacej okolo Slnka. Tieto planétové embryá utrpeli postupnú kolíziu a rýchlo rástli. Nakoniec, hovoria, dostatočne silná kolízia roztavila povrch najväčšieho embrya do oceánu magmy. Týmto najväčším embryom sa stala Zem.
Toto veľké embryo malo dosť gravitácie, aby sa udržalo v atmosfére, a priťahovalo plyny vrátane vodíka, najhojnejšieho z vodíka, zo slnečnej hmloviny, aby ho vytvorili. Vodík v slnečnej hmlovine obsahoval menej deutéria a je ľahší ako asteroidný vodík. Rozpustil sa do roztaveného železa magmatického oceánu na Zemi.
Vodík bol ťahaný do stredu Zeme procesom nazývaným izotopová frakcionácia. Vodík priťahuje železo a železo mu dodávalo jadro Zeme. Deutérium, izotop ťažkého vodíka, zostal v magme, ktorá sa ochladila a vytvorila zemský plášť. Pretrvávajúce dopady priviedli na Zem viac vody a hmoty, až kým nedosiahli dnešnú hmotnosť.
Kľúčovým bodom v tomto novom modeli je skutočnosť, že vodík v zemskom jadre je iný ako vodík v plášti a v oceánoch. Jadrová voda má oveľa menej deutéria. Čo to však znamená?
Nový model umožnil autorom odhadnúť množstvo vody, ktorá pochádza z dopadov asteroidov, keď Zem rástla a vyvíjala sa, v porovnaní s tým, koľko pochádza zo slnečnej hmloviny, keď sa Zem formovala. Ich záver? "Na každých 100 molekúl zemskej vody pochádza jedna alebo dve zo slnečnej hmloviny," uviedol Jun Wu, pomocný výskumný pracovník na Škole molekulárnych vied a Škole zemského a vesmírneho výskumu na Arizonskej štátnej univerzite a spoluautor autorky štúdium.
Táto štúdia predstavuje nový pohľad na planétovú formáciu, vývoj a na to, ako by mohol raný život na mladej planéte prekvitať.
„Tento model naznačuje, že k nevyhnutnej tvorbe vody by pravdepodobne došlo na akomkoľvek dostatočne veľkom skalnatom exoplanete v extrasolárnych systémoch. Myslím si, že je to veľmi vzrušujúce. “ - Jun Wu, škola molekulárnych vied a škola zemského a vesmírneho prieskumu na ASU, spoluautorka knihy.
Predtým sme si mysleli, že jediné planéty, ktoré by na nich mohli mať život, by museli byť v slnečnej sústave bohatej na asteroidy a kométy nesúce vodu. Ale to nemusí byť tak. V iných solárnych systémoch nie všetky planéty podobné Zemi majú prístup k asteroidom naplneným vodou. Nová štúdia naznačuje, že akékoľvek obývateľné exoplanety mohli dostať vodu zo slnečnej hmloviny v ich systéme. Zem vo svojom vnútri skrýva väčšinu svojej vody. Krajina má vo svojom plášti zhruba dva oceány a 4 alebo 5 jadier. Exoplanety môžu byť podobné.
"Tento model naznačuje, že k nevyhnutnej tvorbe vody by pravdepodobne došlo na akýchkoľvek dostatočne veľkých skalných exoplanetách v mimosadových systémoch," uviedol Wu. "Myslím, že je to veľmi vzrušujúce."
V tomto novom modeli je však jeden varovný bod, a to zahŕňa frakciu vodíka. Nie je celkom jasné, ako sa mení pomer deutérium k vodíku, keď sa prvok rozpustí v železe, čo je v strede tohto nového modelu. V tejto novej štúdii sa to muselo odhadnúť.
Celkovo sa nová štúdia hodí k ďalšiemu výskumu v oblasti zemskej vody. Akonáhle sa urobí viac práce na frakcionácii vodíkom, nový model sa môže prísnejšie testovať.
- Tlačová správa AGU: „Vedci teoretizujú nový príbeh o pôvode pre zemskú vodu“
- Výskumná práca: „Pôvod zemskej vody: Chondritic Inheritance Plus Nebular Ingassing and Storage vodík in the core“
- Výskumná práca: „Dôkazy o prapôvodnej vode v zemskom hlbokom plášti“
- Výskumná práca: „Včasné hromadenie vody vo vnútornej slnečnej sústave zo zdroja podobného chondritu“
- Wikipedia: Vznik a vývoj slnečnej sústavy
- Wikipedia: 4 Vesta
