نشأت أصول مياه الأرض

ربما نشأت مياه الأرض من كل من الكويكبات والغاز المتبقي من تكوين الشمس وفقًا لبحث جديد. للاكتشاف آثار عميقة على كل من أصول الحياة على الأرض وإمكانية الحياة في أي مكان آخر في الكون.

إن الدراسة التي نشرت في مجلة الأبحاث الجيوفيزيائية: الكواكب ، تلقي بظلال من الشك على الاعتقاد السائد سابقًا بمصدر مياه الأرض من خلال الإشارة إلى أن الهيدروجين الذي يضم غالبية جزيء الماء قد يكون مصدره السديم الشمسي وغيوم الغاز والغبار. بقي من تشكيل نجمنا.

وقد اقترحت النماذج السابقة أن مياه الأرض قد تم تسليمها عن طريق تأثير الكويكب

لقد ربطت النماذج السابقة بين الماء الموجود على الأرض وتلك الموجودة على الكويكبات مما يعني أن غالبية المياه التي يتم توصيلها إلى سطح الكوكب كانت نتيجة لتأثيرات من هذه الكائنات. تشبه نسبة الدوتريوم ، وهو نظير أثقل من الهيدروجين ، في مياه البحر النسبة الموجودة في الكويكبات. لقد استخدم العلماء تقليديًا هذه الطريقة في تتبع الهيدروجين لاكتشاف أصول الماء لمجرد أنه العنصر الأكثر وفرة في الكون.

أفق الأرض كما يظهر على متن المحطة الفضائية الدولية (ناسا)

ولإجراء تحقيقاتهم ، اتخذ الفريق الذي يرأسه بيتر بوسيك ، أستاذ ريجنت في كلية استكشاف الأرض والفضاء وكلية العلوم الجزيئية في جامعة ولاية أريزونا ، مقاربة مختلفة.

يوضح ستيفن ديش ، أستاذ الفيزياء الفلكية في كلية استكشاف الأرض والفضاء بجامعة ولاية أريزونا في تيمبي ، أريزونا والمؤلف المشارك للدراسة الجديدة: "عندما يقيس الناس نسبة [الديوتيريوم إلى الهيدروجين] في مياه المحيطات ويرون أنه قريب جدًا مما نراه في الكويكبات ، كان من السهل دائمًا تصديق أن كل ذلك يأتي من الكويكبات. "

ذهب مؤلفو الورقة إلى أبعد من ذلك ، مما يشير إلى أن الهيدروجين في محيطات الأرض لا يمثل الهيدروجين في جميع أنحاء الكوكب بأسره. عينات من الهيدروجين من أعماق الأرض ، بالقرب من الحدود بين النواة والعباءة ، تحتوي على أقل من الديوتيريوم ، مما يشير إلى أن هذا الهيدروجين قد لا يكون من الكويكبات. تم العثور على غازات الهيليوم والنيون النبيلة ، مع توقيعات نظائرية موروثة من السديم الشمسي ، أيضًا في عباءة الأرض.

يهدف النموذج النظري الجديد إلى توضيح هذه التناقضات.

نموذج جديد لأصول الأرض

وفقًا للنموذج الجديد المقترح في الورقة ، قبل عدة مليارات من السنين ، بدأت الكويكبات الكبيرة التي تغمرها المياه في التطور إلى كواكب بينما لا تزال السديم الشمسي يحوم حول الشمس.

هذه الكويكبات ، المعروفة باسم أجنة الكواكب ، اصطدمت ونمت بسرعة. في النهاية ، أدخل التصادم طاقة كافية لإذابة سطح أكبر جنين في محيط الصهارة. هذا الجنين الأكبر سيصبح في النهاية الأرض

تصور الفنان للغبار والغاز المحيطين بنظام كوكبي تم تشكيله حديثًا (ناسا)

تم سحب غازات السديم الشمسي ، بما في ذلك الهيدروجين والغازات النبيلة ، بواسطة الجنين الكبير المغطى بالصهارة لتشكيل جو مبكر. يذوب الهيدروجين الحبيبي ، الذي يحتوي على كمية أقل من الديوتريوم وأخف من الهيدروجين الكويكب ، في الحديد المنصهر في المحيطات الصهارة.

من خلال عملية تسمى تجزئة النظائر ، تم سحب الهيدروجين نحو مركز الأرض الصغار. تم تسليم الهيدروجين ، الذي ينجذب إلى الحديد ، إلى القلب بواسطة المعدن ، بينما بقي الكثير من النظائر الأثقل ، الديوتيريوم ، في الصهارة التي تم تبريدها في النهاية وأصبحت الوشاح ، وفقًا لمؤلفي الدراسة. واصلت الآثار الناجمة عن الأجنة الأصغر والأشياء الأخرى إضافة الماء والكتلة الكلية حتى وصلت الأرض إلى حجمها النهائي.

هذا النموذج الجديد سوف يترك الأرض مع غازات نبيلة في عمق عباءة ونسبة أقل من الديوتيريوم إلى الهيدروجين في جوهرها في عباءة والمحيطات.

استخدم المؤلفون النموذج لتقدير كمية الهيدروجين التي جاءت من كل مصدر. لقد توصلوا إلى أن معظمهم كان أصله من الكويكب ، لكن بعض مياه الأرض جاءت من السديم الشمسي.

وقال جون وو ، أستاذ باحث مساعد في كلية العلوم الجزيئية ومدرسة استكشاف الأرض والفضاء بجامعة ولاية أريزونا ومؤلف كتاب رئيسي لكل 100 جزيء من ماء الأرض ، هناك واحد أو اثنين من سديم الشمسي. دراسة.

نموذج أكثر ثاقبة؟

بما أننا ندرك بوضوح أهمية المياه السائلة في الحياة ، فإن هذا النموذج قد يقدم للعلماء منظورات جديدة حول تطور الحياة وقدرة الكوكب الآخر على الدعم. إنه يشير إلى أنه على الرغم من عدم الحصول على إمدادات المياه التي توفرها تأثيرات الكويكبات ، إلا أن الكواكب الخارجية قد لا تزال تحتوي على مياه سائلة نتيجة للسدم الشمسي الذي خلفه الغاز في نظمها.

قال وو: "يشير هذا النموذج إلى أن التكوين الحتمي للماء من المحتمل أن يحدث على أي كواكب خارجية صخرية كبيرة بما فيه الكفاية في أنظمة خارج المجموعة الشمسية.

"أعتقد أن هذا مثير للغاية."

عنات شاهار ، عالم الكيمياء الجيولوجي في معهد كارنيجي للعلوم ، الذي لم يشارك في الدراسة ، أعجب أيضًا بهذا النموذج الجديد: "هذه الورقة هي بديلًا مبدعًا للغاية لمشكلة قديمة.

"لقد قام المؤلفون بعمل جيد في تقدير ماهية عوامل التجزئة المختلفة هذه دون إجراء التجارب."

كما يوحي Shahar ، فإن الخطوة التالية لعلماء الفلكيين هي تطوير التجربة لاختبار هذا النموذج. قد يشمل ذلك إجراء تحقيق في عامل تجزئة الهيدروجين ، الذي يصف كيف تتغير نسبة الديوتيريوم إلى الهيدروجين عندما يذوب العنصر في الحديد ، وهو أمر غير معروف حاليًا ويصعب قياسه.

البحث الأصلي: "أصل مياه الأرض: الوراثة الغضروفية بالإضافة إلى تطهير وتخزين الهيدروجين في القلب" وو ، ديش ، شايفر ، وآخرون ، (2018) ، مجلة الأبحاث الجيوفيزيائية-الكواكب