Około 70% powierzchni naszej planety Ziemi pokryte jest wodą. Znajdujemy się w naszym układzie słonecznym w odpowiedniej odległości od Słońca, aby ta ciekła woda mogła istnieć. Gdybyśmy znaleźli się dalej, woda zamarzłaby w lodzie. Jeszcze bliżej, a temperatury byłyby zbyt wysokie i groziłby nam efekt cieplarniany podobny do tego, który występuje na palącej się powierzchni Wenus. Nasza nie za zimna, nie za gorąca pozycja w tak zwanej „strefie Goldilocks” to całkiem dobra rzecz, ponieważ, oczywiście, woda jest niezbędna do życia.
Ale jak ta woda się tu dostała? Woda jest cechą charakterystyczną naszej planety i odgrywa tak ważną rolę w naszym codziennym życiu. Zrozumienie, w jaki sposób woda znalazła się na Ziemi, jest kluczową częścią zrozumienia, jak i kiedy rozwinęło się tu życie. Ale nie wiemy nawet, skąd się wzięła. Naukowcy wciąż aktywnie badają, w jaki sposób nasza planeta stała się tak wilgotna na samym początku.
Wczesna Ziemia
Nasz obecny obraz formowania się planet zaczyna się od dysku protoplanetarnego – to duży dysk gazu i pyłu wirujący wokół naszego nowo uformowanego Słońca. W miarę jak ziarenka pyłu i lodu w dysku oddziałują na siebie, zaczynają one tworzyć coraz większe skupiska. W końcu te zbitki tworzą coś, co nazywamy planetesimalami, budulcem skalistych i olbrzymich planet.
Ale we wczesnym okresie formowania się naszego Układu Słonecznego, dysk ten był znacznie gorętszy w miejscu, gdzie teraz znajduje się Ziemia. Więc nawet jeśli były tam najprawdopodobniej cząsteczki wody obecne w bałaganie gruzu, który tworzył dysk, było zbyt gorąco, aby woda mogła skondensować się w ciecz, powodując jej odparowanie. Co więcej, wczesna Ziemia nie miała jeszcze atmosfery, co ułatwiało wydmuchiwanie kropel wody w przestrzeń kosmiczną. To pozostawia nas z pewną zagadką. Jeśli Ziemia nie mogła uformować się z dysku z nietkniętymi oceanami, to jak się tu dostały?
Komety vs Asteroidy
Jeśli ziemska woda nie powstała razem z Ziemią, to, jak podejrzewają naukowcy planetarni, musiała zostać dostarczona później przez pozaziemskiego posłańca. Zarówno asteroidy jak i komety odwiedzają Ziemię i są znane z tego, że są siedliskiem lodu. (Nie jesteś pewien różnicy między asteroidą a kometą? Sprawdź mój wcześniejszy odcinek.) W rzeczywistości modele kompozycji asteroid i komet sugerują, że kryją one nawet tyle lodu, że mogłyby dostarczyć ilość wody równą ilości ziemskich oceanów.
Więc, problem rozwiązany? Nie do końca. Czy to kometa lub asteroida przyniosła wodę na Ziemię? Czy było to pojedyncze wydarzenie, czy wiele? I jak dawno temu to się stało?
Jednym ze sposobów na określenie, czy to asteroida lub kometa przyniosła nam nasze oceany, jest przyjrzenie się składowi chemicznemu tych kosmicznych obiektów i porównanie go z Ziemią, aby zobaczyć, które z nich są bardziej podobne. Na przykład cząsteczka wody ma zawsze 10 protonów (8 pochodzących z cząsteczki tlenu i po jednym z cząsteczki wodoru) i zazwyczaj 8 neutronów (pochodzących tylko z cząsteczki tlenu). Ale różne izotopy wody mogą mieć dodatkowe neutrony. Ciężka woda, na przykład, jest tym, co nazywamy wodą zrobioną z tlenu i deuteru, który jest izotopem wodoru, lub po prostu wodorem z dodanym neutronem.
Jedno z badań opublikowanych w czasopiśmie Science w 2014 r. dotyczyło względnych ilości różnych izotopów wody – cząsteczek wody o różnej liczbie neutronów – w meteorytach, które prawdopodobnie spadły na Ziemię ze starożytnej asteroidy Vesta. Westa jest drugim co do wielkości obiektem w Pasie Asteroid i ma mocno pokruszoną powierzchnię sugerującą gwałtowną przeszłość pełną kolizji.
Próbki skał z Westy miały taki sam rozkład izotopów jak na Ziemi. Nie oznacza to, że Westa była koniecznie źródłem naszej wody, ale że obiekt lub obiekty podobne do Westy w wieku i składzie mogą być za to odpowiedzialne.
Ale spór jest wciąż daleki od rozstrzygnięcia. Przez pewien czas badania komet wydawały się potwierdzać tezę, że woda na Ziemi pochodzi z asteroid. Niedawna sonda Rosetta była pierwszą, która okrążyła kometę, a następnie jako pierwsza wysłała lądownik (zwany Philae) na powierzchnię komety. Dzięki Rosetcie i Philae naukowcy odkryli, że stosunek ciężkiej wody (woda z deuteru) do „zwykłej” wody (ze starego wodoru) na kometach jest inny niż na Ziemi, co sugeruje, że co najwyżej 10% ziemskiej wody mogło pochodzić z komety.
Jednakże w 2018 r. bliskie przejście komety 46P/Wirtanen pozwoliło naukowcom planetarnym na bardziej szczegółowe przyjrzenie się jej izotopowemu składowi przy użyciu SOFIA, jumbo jeta z teleskopem na pokładzie – bardzo fajne. Odkryli oni, że kometa ma podobne proporcje deuteru i wodoru jak te występujące na Ziemi. Co więc sprawia, że ta kometa różni się od tej badanej przez Rosettę i Philae?
Cóż, kometa 46P/Wirtanen należy do klasy tak zwanych „hiperaktywnych” komet, co oznacza, że uwalnia więcej wody podczas zbliżania się do Słońca niż zwykłe komety. Jak to się dzieje? Gdy standardowa kometa zbliża się do ciepła Słońca, cząsteczki lodu z jej jądra sublimują lub przechodzą bezpośrednio ze stałego lodu w gaz, który może później skondensować się w ciekłą wodę, jeśli, powiedzmy, dotarłby na powierzchnię planety. Ale hiperaktywna kometa traci nie tylko lód ze swojego jądra, ale także bogate w lód cząsteczki w swojej atmosferze, które wcześniej zostały podgrzane i uwolnione z jądra, ale nadal pozostają w pobliżu. Te lodowe cząstki mogą być tym, co sprawia, że hiperaktywne komety mają proporcje izotopów bardziej zbliżone do tych na Ziemi.
Więc mimo, że hiperaktywne komety są rzadsze, fakt, że mają podobne budżety izotopów do tych widzianych na Ziemi stawia je z powrotem w wyścigu po ziemskiego nosiciela kosmicznej wody.
„Continue reading „How Did Water Get On Earth?” on QuickAndDirtyTips.com