Máme komety a asteroidy, které děkujeme za zemskou vodu, podle nejrozšířenější teorie vědců. Ale není to tak řezané a sušené. Je to stále trochu záhada a nová studie naznačuje, že ne všechna voda Země byla takto doručena na naši planetu.
Vodík je nejhojnějším prvkem ve vesmíru a je ve středu otázky obklopující zemskou vodu. Tato nová studie byla vedena Peterem Buseckem, profesorem Regenta ve škole Země a vesmírný výzkum a Škola molekulárních věd na Arizonské státní univerzitě. V něm autoři naznačují, že vodík pocházel, alespoň částečně, ze sluneční mlhoviny, oblak plynu a prachu, který zbyl po vytvoření Slunce.
Než se podíváme na podrobnosti v této nové studii, je užitečné se podívat na dlouhodobou teorii, kterou může nahradit.
Po dlouhou dobu většina vědců věřila verzi vody z komet a asteroidů o původu vody zde na Zemi. Všechno to začíná formací Slunce.
Když se Slunce vytvořilo z molekulárního mraku, zametlo většinu materiálu v oblaku a zanechalo trochu zbylého pro všechno ostatní: planety, asteroidy a komety. Jakmile Slunce vstoupilo do života s fúzí, silný sluneční vítr vyslal hodně vodíku z jeho vnějších vrstev ven, kde jsou dnes přítomny vnitřní skalnaté planety - Merkur, Venuše, Země a Mars.
Toto je říše plynných obrů, a co je důležitější, komet a asteroidů. Komety jsou ledová, skalnatá těla, o nichž se má za to, že obsahují značné množství vodíku foukaného z raného Slunce, a také asteroidů, i když v menší míře. Stali se významným zásobníkem vodíku.
Když se Země tvořila, šlo o roztavenou kouli, její povrch se udržoval v tomto stavu opakovanou kolizí s asteroidy. Doposud, tak dobře, protože časná Sluneční soustava byla mnohem chaotičtějším místem, než je nyní. Když asteroidy a komety udeřily na tuto horkou Zemi, voda a vodík v ní byly vyvařeny do vesmíru. Když se Země časem ochladila, bylo možné na Zemi kondenzovat vodu z kolizí komety a asteroidů a nemělo se vařit do vesmíru. Voda trčela kolem.
Důkazem toho jsou poměry izotopů. Poměr těžkého vodíku izotop deuterium k normálnímu vodíku je chemický podpis. Dvě vodní hladiny se stejným poměrem musí mít stejný původ, uvažuje se. A Země oceány mají stejný poměr jako voda na asteroidech.
Toto je velmi zjednodušená verze široce pojaté teorie, jak se voda dostala na Zemi.
Vědci však nesnášejí, vždy se snaží lépe a důkladněji porozumět věcem. Než vyšla tato nejnovější studie, zpochybňovali teorii „vody z komet“.
V roce 2014 někteří vědci studovali tuto problematiku pohledem na meteority různého věku. (Meteority jsou jen asteroidy, které zasáhly Zemi.) Nejprve se podívali na to, co se nazývá „uhlíkaté meteority“. Jsou to nejstarší, o kterých víme, a tvořili se přibližně ve stejnou dobu jako Slunce. Jsou to primární stavební kameny Země.
Dále studovali meteority, o nichž si myslíme, že pocházejí z velkého asteroidu Vesta. Vesta se tvořila ve stejné oblasti jako Země, asi 14 milionů let po narození sluneční soustavy. Podle této studie z roku 2014 se starověké meteority podobaly velkému složení Sluneční soustavy a mají v sobě hodně vody, takže jsou považovány za zdroj zemské vody.
Měření v této studii z roku 2014 ukázala, že tyto meteority mají stejnou chemii jako uhlíkaté chondrity a horniny na Zemi. Došli k závěru, že uhlíkaté chondrity jsou nejpravděpodobnějším společným zdrojem vody. Horst Marschall, jeden z autorů studie, v té době řekl: „Studie ukazuje, že zemská voda s největší pravděpodobností narůstá ve stejnou dobu jako skála. Planeta se vytvořila jako mokrá planeta s vodou na povrchu. “ Tým za touto studií uznal, že část naší vody pocházela z dopadů.
Což nás přivádí k této nové studii, která posiluje závěry ze studie z roku 2014.
Autoři této nové studie říkají, že oceány a jejich poměry izotopů nemusí celý příběh prozradit. "Je to trochu slepé místo v komunitě," řekl Steven Desch, profesor astrofyziky ve škole Země a vesmírný výzkum na Arizonské státní univerzitě v Tempe v Arizoně. "Když lidé měří poměr [deuterium-vodík] v mořské vodě a vidí, že je to docela podobné tomu, co vidíme v asteroidech, bylo vždy snadné uvěřit, že to všechno pocházelo z asteroidů." Je těžké je obviňovat; je to docela přesvědčivý důkaz.
"Je to trochu slepé místo v komunitě." - Steven Desch, School of Earth and Space Exploration, ASU.
Desch a další autoři této nové studie poukazují na výzkum publikovaný v roce 2015, který ukazuje, že oceány Země nemusí představovat prvotní vodu Země. Oceány se mohly pohybovat mezi povrchem a hlubším zásobníkem vody hluboko na Zemi. To mohlo časem změnit poměr a to může znamenat, že tato hlubší voda představuje alespoň část skutečné pravěké Země. A ta voda mohla přicházet přímo ze sluneční mlhoviny, spíše než prostřednictvím dopadů na kometu a asteroidy.
Studie vyvíjí nový teoretický model formace Země, který vysvětluje tyto rozdíly mezi vodíkem v oceánech Země a na rozhraní jádro-plášť.
Tento nový model ukazuje velké asteroidy, zaznamenané vodou, vytvořené na planetách před miliardami let ve sluneční mlhovině vířící kolem Slunce. Tato planetární embrya utrpěla postupnou kolizi a rychle rostla. Nakonec říkají, že dostatečně silná kolize roztavila povrch největšího embrya do oceánu magmatu. Tímto největším embryem se stala Země.
Toto velké embryo mělo dostatečnou gravitaci, aby se udrželo v atmosféře, a přitahovalo plyny, včetně vodíku, nejhojnějšího, ze sluneční mlhoviny k vytvoření jednoho. Vodík ve sluneční mlhovině obsahoval méně deuteria a je lehčí než asteroidní vodík. Rozpustil se do roztaveného železa magmatického oceánu na Zemi.
Vodík byl přitahován do středu Země procesem zvaným izotopová frakcionace. Vodík je přitahován železem a železem bylo dodáno jádro Země. Deuterium, těžký izotop vodíku, zůstalo v magmatu, které se ochladilo a vytvořilo zemský plášť. Pokračující dopady přinesly na Zemi více vody a hmoty, dokud nedosáhly hmotnosti, jakou je dnes.
Klíčovým bodem tohoto nového modelu je skutečnost, že vodík v zemském jádru je jiný než vodík v plášti a v oceánech. Jádrová voda má mnohem méně deuteria. Co to ale všechno znamená?
Nový model umožnil autorům odhadnout množství vody, která pocházela z dopadů asteroidů, když Země rostla a vyvíjila se, ve srovnání s tím, kolik přišlo ze sluneční mlhoviny, když se Země utvořila. Jejich závěr? "Na každých 100 molekul zemské vody pochází jedna nebo dvě ze sluneční mlhoviny," řekl Jun Wu, pomocný vědecký pracovník ve škole molekulárních věd a školy Země a vesmíru na Arizonské státní univerzitě a spoluautor autorky studie.
Tato studie je novým pohledem na planetární formaci, vývoj a na to, jak by mohl raný život na mladé planetě vzkvétat.
„Tento model naznačuje, že k nevyhnutelné tvorbě vody by pravděpodobně došlo na jakýchkoli dostatečně velkých skalních exoplanetách v extrasolarních systémech. Myslím, že je to velmi vzrušující. “ - Jun Wu, School of Molecular Sciences a School of Earth and Space Exploration at ASU, spoluautor.
Dříve jsme si mysleli, že jediné planety, které by na nich mohly mít život, by musely být ve sluneční soustavě bohaté na vodní asteroidy a komety. Ale to nemusí být pravda. V jiných solárních systémech ne všechny planety podobné Zemi mají přístup k asteroidům naplněným vodou. Nová studie naznačuje, že jakékoli obyvatelné exoplanety mohly dostat vodu ze sluneční mlhoviny v jejich systému. Země skrývá většinu své vody ve svém interiéru. Země má ve svém plášti zhruba dva oceány a 4 nebo 5 ve svém jádru. Exoplanety mohou být podobné.
"Tento model naznačuje, že k nevyhnutelné tvorbě vody by pravděpodobně došlo na všech dostatečně velkých skalních exoplanetách v extrasolarních systémech," řekl Wu. "Myslím, že je to velmi vzrušující."
V tomto novém modelu je však jeden varovný bod, a to zahrnuje frakci vodíku. Není dobře známo, jak se mění poměr deuteria k vodíku, když se prvek rozpustí v železe, což je ve středu tohoto nového modelu. V této nové studii se to muselo odhadnout.
Celkově lze říci, že nová studie dobře zapadá do dalšího výzkumu zemské vody. Jakmile bude více práce na frakci vodíku, může být nový model přísněji testován.
- Tisková zpráva AGU: „Vědci teoretizují nový příběh o původu vody na Zemi“
- Výzkumná práce: „Původ zemské vody: Chondritic Inheritance Plus Nebular Ingassing and Storage vodík in the core“
- Výzkumný článek: „Důkazy o prapůvodní vodě v hlubokém plášti Země“
- Výzkumná práce: „Včasné hromadění vody ve vnitřní sluneční soustavě z uhlíkatého chondritového zdroje“
- Wikipedia: Vznik a vývoj sluneční soustavy
- Wikipedia: 4 Vesta
