Πώς βρέθηκε το νερό στη Γη;
Κάθε φορά που πίνετε μια γουλιά νερό, προσλαμβάνετε υγρό που, κατά πάσα πιθανότητα, είναι μέχρι
4,5 δισεκατομμυρίων ετών
. Η Γη είναι πλημμυρισμένη από μια ουσία που συντηρεί τη ζωή περίπου τόσο αρχαία όσο ο ίδιος ο
πλανήτης
. Οι αστροφυσικοί δεν γνωρίζουν πλήρως από πού προήλθε το υλικό, αλλά περιστασιακά στοιχεία υποδηλώνουν ότι μετεωρίτες που περιέχουν νερό μπορεί να έχουν χτυπήσει μια βρεφική Γη. Αυτές οι βραχώδεις βροχές θα είχαν βοηθήσει να μεταμορφωθεί ένα μέρος που ξερά τα κόκαλα σε έναν μοναδικό υγρό κόσμο.
Ή, τουλάχιστον, ένα αμορτισέρ. Αν και ο πλανήτης μας καλύπτεται από μια εκτιμώμενη
326 εκατομμύριο γαλόνια H
2
Ο
είναι πιο στεγνό από όσο φαντάζεστε.
Sean N. Raymond
ένας αστρονόμος στο Γαλλικό Εργαστήριο Αστροφυσικής του Μπορντό, συνέκρινε τη Γη, η οποία θα μπορούσε να είναι τόσο μικρή όσο
0,023 τοις εκατό νερό
σε κροτίδες, που υπάρχουν τριγύρω
2 τοις εκατό νερό
. Αυτή είναι ακόμα πολύ περισσότερη υγρασία από ό,τι είχαμε στην αρχή.
Πολύ στεγνό ξεκίνημα
Όταν το ηλιακό σύστημα συνήλθε για πρώτη φορά, μερικοί από τους νεαρούς πλανήτες ήταν πολύ ζεστοί για νερό. «Η Γη και ο Άρης θα έπρεπε να είχαν σχηματιστεί εξαιρετικά ξηροί», λέει
Humberto Campins
ειδικός σε αστεροειδείς στο Πανεπιστήμιο της Κεντρικής Φλόριντα—λόγω των τοποθεσιών τους σε
γραμμή παγετού του ηλιακού συστήματος
.
Όταν ο ήλιος συγχωνευόταν από ένα καταρρέον σύννεφο αερίου και σκόνης πριν από 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια, η τεράστια θερμότητά του έκανε ένα όριο. Έξω από αυτό, ο χώρος ήταν αρκετά δροσερός για να στερεοποιηθούν οι κόκκοι πάγου. (Αυτό βοηθάει να εξηγηθεί γιατί ο Δίας και ο Κρόνος έχουν ωκεάνια φεγγάρια.)
Μέσα
σε αυτό, θερμαίνει το εξατμισμένο νερό. Η Γη και οι άλλοι εσωτερικοί πλανήτες μαζεύτηκαν από τον ξηρό βράχο και το πυκνό μέταλλο που είχε απομείνει. Κάτι πρέπει να συνέβη, μερικά εκατομμύρια χρόνια αργότερα, για να θρέψει αυτούς τους πλανήτες με νερό. Οι αστρονόμοι έχουν εξερευνήσει διάφορα πιθανά σενάρια.
A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Οι κρατήρες στην επιφάνεια του φεγγαριού μας υποδεικνύουν ότι η πλευρά μας της γραμμής του παγετού χτυπιόταν συνεχώς με διαστημικούς βράχους, συμπεριλαμβανομένης μιας ιδιαίτερα βίαιης βροχής γνωστής ως Τελευταίος Βαρύς Βομβαρδισμός. Μερικοί ειδικοί πιστεύουν ότι αυτά τα βλήματα – συγκεκριμένα οι μετεωρίτες, τα κομ
μάτια
των αστεροειδών που πέφτουν στη Γη – μπορεί να ήταν περισσότερο σαν κοσμικά μπαλόνια νερού. Η υπόθεση υποστηρίζεται από την ανακάλυψη του 2010 μιας λεπτής κρούστας παγετού σε
αστεροειδής 24 Θέμις
. Πιο πρόσφατα, η NASA βρήκε ορυκτά αργίλου που φέρουν νερό στον αστεροειδή Bennu κοντά στη Γη κατά τη διάρκεια μιας πρωτοποριακής αποστολής ανάκτησης δειγμάτων.
Ωστόσο, είναι πιθανό ότι και άλλες διεργασίες εμπλέκονταν στην παροχή νερού στη Γη, όπως το αέριο από το θολό ηλιακό νεφέλωμα που διέλυσε το υδρογόνο στο στρώμα μάγματος του πλανήτη. Είναι επίσης πιθανό να υπήρχαν πολλές πηγές και βήματα.
«Τα κομμάτια του παζλ δεν είναι ξεκάθαρα», λέει ο Campins, ο οποίος είναι μέλος της ομάδας που εξέτασε το περιεχόμενο του Bennu. Αλλά επισημαίνει μια σημαντική ένδειξη που «μας δίνει μια ιδέα για το από πού μπορεί να προέρχεται το νερό»: τον τύπο του υδρογόνου που ρέει μέσω των υδάτινων συστημάτων μας.
Στοιχεία που ταιριάζουν
Η πιο κοινή μορφή υδρογόνου στο σύμπαν έχει ένα μοναχικό
πρωτόνιο
που περιφέρεται από ένα ηλεκτρόνιο. Αλλά υπάρχει μια ελαφρώς διαφορετική εκδοχή
που ονομάζεται δευτέριο
με ένα πρωτόνιο και ένα
νετρόνιο
συμπιεσμένα στο κέντρο. Οι αστρονόμοι έχουν μετρήσει την αναλογία του δευτερίου προς το κανονικό υδρογόνο στο νερό της Γης και αναζήτησαν αυτή την «αναλογία DH» σε άλλα αντικείμενα γύρω από το ηλιακό σύστημα.
Αποδεικνύεται ότι οι ανθρακούχοι χονδρίτες, ένα είδος μετεωρίτη, ταιριάζουν αρκετά καλά. Αν το ηλιακό μας σύστημα ήταν κάποτε ένα αρχαίο εργοτάξιο, σκεφτείτε τους χονδρίτες ως τα άλυτα μπάζα. Προέρχονται από το εξωτερικό τμήμα της ζώνης των αστεροειδών, πιο κοντά στον Δία από τον Άρη, πράγμα που σημαίνει ότι πιθανότατα σχηματίστηκαν στην υγρή πλευρά της γραμμής του παγετού. Ο Raymond εκτιμά ότι περίπου ένας τόνος ανθρακούχων διαστημικών πετρωμάτων, πλούσιων σε πάγο και υδαρή ορυκτά, θα μπορούσε να έχει παραδώσει 110 έως 220 λίβρες νερού στη Γη. Όταν οι μάζες του Δία και του Κρόνου «μεγάλωσαν πολύ γρήγορα», λέει, ο αέριος γίγαντας κλώτσησε αυτούς τους βράχους προς τον ήλιο και τους εσωτερικούς πλανήτες.
ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0
Οι μετεωρίτες «περιέχουν πολλή οργανική μάζα» όπως ο άνθρακας και άλλα μόρια που σχετίζονται με τη ζωή, εξηγεί ο Raymond. Διατηρούν επίσης πτητικά υλικά – ουσίες που εξατμίζονται εύκολα όταν θερμαίνονται – όπως το νερό, ο ψευδάργυρος και το υδρογόνο από τις πρώτες μέρες του ηλιακού συστήματος. Ενώ αυτά μπορούν να βρεθούν στον πλανήτη μας σήμερα, μερικά πτητικά υλικά εξακολουθούν να λείπουν. «Αν οι ανθρακούχοι χονδρίτες συνεισέφεραν στο νερό της Γης, θα είχαν συνεισφέρει και στα ευγενή αέρια της Γης», λέει ο Campins. Αλλά δεν υποστηρίζουν αυτά τα στοιχεία, οπότε κάτι άλλο πρέπει να έχει καλύψει το κενό.
Comet 67P
που μελετήθηκε προσεκτικά στα μέσα της δεκαετίας του 2010 από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος
Ροζέτα
ανιχνευτής και
Philae
lander, έχει τη σωστή περιεκτικότητα σε ευγενή αέρια, σημειώνει ο Campins.
Αυτό οδηγεί στην ιδέα ότι μια δέσμη διαστημικών σωμάτων χτύπησε τη Γη με ευγενή αέρια, H
2
Ω, και ποιος ξέρει τι άλλο. «Αν το μεγαλύτερο μέρος του νερού συνεισφέρει από κρούσεις αστεροειδών και τα περισσότερα ευγενή αέρια προέρχονται από κομήτες», φαίνεται να αθροίζονται τα στοιχειώδη μαθηματικά, λέει ο Campins. «Αλλά νομίζω ότι η φύση είναι λίγο πιο περίπλοκη από αυτό… μπορεί να μην ήταν η ίδια χρονική συγκυρία».
Στην πραγματικότητα, νεότερα στοιχεία τονίζουν ένα διαφορετικό είδος διαστημικού βράχου από το πιο κοντινό στο σπίτι.
Τοπικοί βράχοι
Οι ενστατίτες χονδρίτες είναι μετεωρίτες με
παρόμοια σύνθεση
στα αρχικά δομικά στοιχεία της Γης. Επειδή σχηματίστηκαν μέσα στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα -στη δική μας πλευρά της ζώνης των αστεροειδών- οι αστρονόμοι τα ταξινομούν ως “μη ανθρακούχα”. Αν και δεν έχουν τόσο πολύ νερό όσο οι μακρινοί τους ομολόγους τους, θα μπορούσαν να ετοιμάσουν λίγη γροθιά. ΕΝΑ
Έγγραφο 2020 στο περιοδικό
Επιστήμη
κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα προηγούμενα μοντέλα αστροφυσικής υποτίμησαν σε μεγάλο βαθμό την ποσότητα υδρογόνου σε αυτά, σκοτώνοντας «την παλιά ιδέα ότι οι βράχοι κοντά στη Γη ήταν ξηροί», λέει ο Raymond. Ακόμη πιο δροσερά, έχουν επίσης μια πολλά υποσχόμενη αναλογία DH.
Οπως και
Ο Raymond έγραψε αυτό το καλοκαίρι στο
Ναυτίλος
, μια σουίτα πιο πρόσφατων μελετών έχει συνδέσει το άζωτο και άλλα πτητικά στοιχεία στη Γη με τους ενστατίτες χονδρίτες. Υπογραμμίζει επίσης μια ανάλυση του Αρειανού ψευδάργυρου, υποδεικνύοντας ότι τα συντρίμμια από το εσωτερικό ηλιακό σύστημα
μετέφερε το μέταλλο
στον διπλανό μας. Εάν υπήρχε ψευδάργυρος μέσα σε αυτούς τους μετεωρίτες, πιθανότατα έφεραν άλλα πτητικά υλικά – συγκεκριμένα, νερό. Ο Άρης είχε υγρό νερό σε ένα σημείο και μπορεί να έχει
μερικοί εξακολουθούν να κρύβονται κάτω από ένα κάλυμμα πάγου
.
Εάν οι διαστημικοί βράχοι έφερναν νερό στον Κόκκινο Πλανήτη, θα μπορούσαν να το είχαν κάνει αλλού; «Αυτό που μαθαίνουμε εδώ μπορεί όχι μόνο να ισχύει για την κατανόησή μας για το τι πρέπει να περιμένουμε στον Άρη», λέει ο Campins, «αλλά και για την πιθανότητα μεταφοράς νερού και οργανικών μορίων σε πλανήτες γύρω από άλλα αστέρια, κάτι που θα σας έδινε περιβάλλον που θα μπορούσε να ευνοήσει τη διαμόρφωση της ζωής».
Το να συνδυάσουμε αυτές τις γραμμές αποδείξεων μας δίνει μια συνταγή που θα περιλάμβανε πολλούς υγρούς τοπικούς βράχους και μερικές από τις πιο απομακρυσμένες μπάλες πάγου. Τα ισότοπα υδρογόνου, αζώτου και ψευδαργύρου «λέγουν όλα την ίδια ιστορία» μιας υγρής Γης, λέει ο Raymond: Οι μη ανθρακούχοι μετεωρίτες που είχαν παραβλεφθεί προηγουμένως πιθανώς παρείχαν περίπου το 70 τοις εκατό του νερού του πλανήτη, και μόνο μια παύση ανθρακούχων μετεωριτών άγγιξε το απέραντο γαλάζιο του επιφάνεια.
VIA:
popsci.com