Šiandien žurnale paskelbtame naujame straipsnyje Gamtos astronomija, Jungtinės Karalystės, Australijos ir Amerikos mokslininkų komanda aprašo, kaip nauja senovės asteroido analizė rodo, kad planetai besiformuojant nežemiškos dulkių grūdeliai nešė vandenį į Žemę.
Vandenį grūduose gamino erdvės oro sąlygos, procesas, kurio metu įkrautos Saulės dalelės, žinomos kaip saulės vėjas, pakeitė cheminę grūdų sudėtį, kad susidarytų vandens molekulės.
Šis radinys galėtų atsakyti į seniai kilusį klausimą, kur neįprastai vandens turtingoje Žemėje yra vandenynai, dengiantys 70 procentų jos paviršiaus – daug daugiau nei bet kuri kita mūsų Saulės sistemos uolinė planeta. Tai taip pat galėtų padėti būsimoms kosmoso misijoms rasti vandens šaltinius beoriuose pasauliuose.
Planetų mokslininkai dešimtmečius glumino Žemės vandenynų šaltinį. Viena teorija rodo, kad galėjo atnešti vienos rūšies vandenį nešančios kosminės uolienos, žinomos kaip C tipo asteroidai vandens planetai paskutinėje formavimosi stadijoje prieš 4.6 mlrd.
Norėdami patikrinti šią teoriją, mokslininkai anksčiau išanalizavo C tipo asteroidų gabalėlių, nukritusių į Žemę kaip vandens turtingi anglies chondrito meteoritai, izotopinius „pirštų atspaudus“. Jei vandenilio ir deuterio santykis meteorito vandenyje sutaptų su sausumos vandeniu, mokslininkai galėtų daryti išvadą, kad C tipo meteoritai yra tikėtinas šaltinis.
Rezultatai nebuvo tokie aiškūs. Nors kai kurių meteoritų, kuriuose gausu vandens, deuterio/vandenilio pirštų atspaudai iš tiesų sutapo su Žemės vandeniu, daugelio jų – ne. Vidutiniškai šių meteoritų skysti pirštų atspaudai nesutapo su vandeniu, esančiu Žemės mantijoje ir vandenynuose. Vietoj to, Žemė turi kitokį, šiek tiek lengvesnį izotopinį pirštų atspaudą.
Kitaip tariant, nors dalis Žemės vandens turėjo būti iš C tipo meteoritų, besiformuojanti Žemė turėjo gauti vandens iš dar bent vieno izotopinės šviesos šaltinio, kilusio kažkur kitur Saulės sistemoje.
Glazgo universiteto vadovaujama komanda naudojo pažangiausią analitinį procesą, vadinamą atomo zondo tomografija, kad ištirtų mėginius iš kitokio tipo kosminės uolienos, žinomos kaip S tipo asteroidas, kurios skrieja arčiau saulės nei C tipo. Jų analizuoti mėginiai buvo iš asteroido, vadinamo Itokawa, kuriuos surinko Japonijos kosminis zondas Hayabusa ir 2010 m. sugrįžo į Žemę.
Atominio zondo tomografija leido komandai išmatuoti grūdų atominę struktūrą po vieną atomą ir aptikti atskiras vandens molekules. Jų išvados rodo, kad didelis vandens kiekis buvo pagamintas tiesiai po dulkių dydžio Itokavos grūdelių paviršiumi dėl oro sąlygų.
Ankstyvoji saulės sistema buvo labai dulkėta vieta, suteikusi daug galimybių vandeniui gamintis po kosmose plintančių dulkių dalelių paviršiumi. Tyrėjai teigia, kad šios vandens turtingos dulkės būtų nukritusios ant ankstyvosios Žemės kartu su C tipo asteroidais, nes jos buvo atgabentos į Žemės vandenynus.
Dr Luke Daly, Glazgo universiteto Geografijos ir žemės mokslų mokyklos, yra pagrindinis šio straipsnio autorius. Daly'us sakė: „Saulės vėjai yra daugiausia vandenilio ir helio jonų srautai, kurie nuolat teka iš Saulės į kosmosą. Kai tie vandenilio jonai atsitrenkia į beorį paviršių, pavyzdžiui, į asteroidą arba į kosmoso dulkių daleles, jie prasiskverbia kelias dešimtis nanometrų žemiau paviršiaus, kur gali paveikti cheminę uolienų sudėtį. Laikui bėgant vandenilio jonų „erdvės atmosferos“ poveikis gali išstumti pakankamai deguonies atomų iš uolienoje esančių medžiagų, kad susidarytų H.2O – vanduo – įstrigęs asteroido mineraluose.
„Svarbiausia, kad šis saulės vėjo gautas vanduo, pagamintas ankstyvosios saulės sistemos, yra izotopiškai lengvas. Tai tvirtai rodo, kad smulkiagrūdės dulkės, kurias sumušė saulės vėjas ir kurios prieš milijardus metų buvo įtrauktos į besiformuojančią Žemę, gali būti dingusio planetos vandens rezervuaro šaltinis.
Prof. Philas Blandas, nusipelnęs Johno Curtino Žemės ir planetų mokslų mokyklos Curtin universiteto profesorius ir šio straipsnio bendraautorius, sakė: „Atominio zondo tomografija leidžia neįtikėtinai detaliai pažvelgti į pirmuosius 50 nanometrų paviršiaus. dulkių grūdelių Itokavoje, kuri aplink saulę skrieja 18 mėnesių ciklais. Tai leido mums pamatyti, kad šiame kosmoso atlaikyto krašto fragmente buvo pakankamai vandens, kad, padidinus jį, būtų apie 20 litrų kiekvienam kubiniam metrui akmens.
Purdue universiteto Žemės, atmosferos ir planetų mokslų katedros bendraautorė prof. Michelle Thompson pridūrė: „Tai toks matavimas, kuris tiesiog nebūtų buvęs įmanomas be šios nuostabios technologijos. Tai suteikia mums nepaprastą supratimą apie tai, kaip kosmose plūduriuojančios mažytės dulkių dalelės gali padėti mums subalansuoti knygas apie Žemės vandens izotopinę sudėtį ir suteikti mums naujų užuominų, padėsiančių išspręsti jo kilmės paslaptį.
Tyrėjai labai rūpinosi, kad jų bandymų rezultatai būtų tikslūs, atlikdami papildomus eksperimentus su kitais šaltiniais, kad patikrintų rezultatus.
Daly pridūrė: „Atominio zondo tomografijos sistema Curtino universitete yra pasaulinio lygio, tačiau ji niekada nebuvo naudojama tokiai vandenilio analizei, kurią mes čia atliekame. Norėjome būti tikri, kad rezultatai, kuriuos matėme, buvo tikslūs. Pristačiau mūsų preliminarius rezultatus Mėnulio ir planetų mokslo konferencijoje 2018 m. ir paklausiau, ar kurie nors kolegos padėtų mums patvirtinti savo išvadas savo pavyzdžiais. Mūsų džiaugsmui, kolegos iš NASA Johnson Space Center ir Havajų universiteto Manoa, Purdue, Virdžinijos ir Šiaurės Arizonos universitetuose, Aidaho ir Sandia nacionalinėse laboratorijose pasiūlė padėti. Jie mums davė pavyzdžius panašių mineralų, apšvitintų heliu ir deuteriu, o ne vandeniliu, o iš tų medžiagų atominio zondo rezultatų greitai paaiškėjo, kad tai, ką matėme Itokavoje, yra nežemiškos kilmės.
„Kolegos, pasiūliusios savo paramą šiame tyrime, iš tikrųjų prilygsta svajonių komandai dėl oro sąlygų kosmose, todėl mes labai džiaugiamės surinktais įrodymais. Tai galėtų atverti duris daug geriau suprasti, kaip atrodė ankstyvoji Saulės sistema ir kaip susiformavo Žemė ir jos vandenynai.
Profesorius Johnas Bradley iš Havajų universiteto Manoa, Honolulu, šio straipsnio bendraautorius, pridūrė: Dar prieš dešimtmetį idėja, kad saulės vėjo spinduliuotė yra svarbi vandens kilmei Saulės sistemoje. , daug mažiau susijęs su Žemės vandenynais, būtų sutiktas skeptiškai. Pirmą kartą parodydamas, kad gaminamas vanduo in-situ asteroido paviršiuje mūsų tyrimas remiasi besikaupiančiais įrodymais, kad saulės vėjo sąveika su deguonies prisotintais dulkių grūdeliais iš tiesų gamina vandenį.
„Kadangi dulkės, kurių gausu visame Saulės ūke prieš prasidedant planeteziminei akrecijai, neišvengiamai buvo apšvitintos, šio mechanizmo gaminamas vanduo yra tiesiogiai susijęs su vandens kilme planetų sistemose ir galbūt Žemės vandenynų izotopine sudėtimi.
Jų apskaičiavimai, kiek vandens gali būti kosmoso nualintuose paviršiuose, taip pat rodo, kaip būsimi kosmoso tyrinėtojai galėtų pasigaminti vandens atsargų net pačiose sausiausiose planetose.
Bendraautorė profesorė Hope Ishii iš Havajų universiteto Manoa sakė: „Viena iš ateities žmogaus kosmoso tyrinėjimų problemų yra tai, kaip astronautai ras pakankamai vandens, kad išlaikytų gyvybę ir atliktų savo užduotis, nesinešdami jo su savimi į kelionę. .
„Manome, kad pagrįsta manyti, kad toks pat kosmoso atmosferos procesas, dėl kurio atsirado vanduo Itokavoje, vienu ar kitu laipsniu įvyks daugelyje beorių pasaulių, tokių kaip Mėnulis ar asteroidas Vesta. Tai gali reikšti, kad kosmoso tyrinėtojai gali apdoroti šviežią vandens atsargą tiesiai iš planetos paviršiaus dulkių. Įdomu pagalvoti, kad procesai, sudarę planetas, gali padėti palaikyti žmonių gyvybę, kai siekiame už Žemės ribų.
Daly pridūrė: „NASA Artemis projektas siekia įkurti nuolatinę bazę Mėnulyje. Jei Mėnulio paviršiuje yra panašus vandens rezervuaras, gaunamas iš saulės vėjo, kurį šis tyrimas atskleidė Itokavoje, tai būtų didžiulis ir vertingas išteklius, padedantis pasiekti šį tikslą.
Grupės dokumentas, pavadintas „Saulės vėjo indėlis į Žemės vandenynus“, yra paskelbtas Gamtos astronomija.
Tyrėjai iš Glazgo universiteto, Curtino universiteto, Sidnėjaus universiteto, Oksfordo universiteto, Havajų universiteto Mānoa, Gamtos istorijos muziejaus, Idha nacionalinės laboratorijos, Lockheed Martin, Sandijos nacionalinės laboratorijos, NASA Johnson kosmoso centro, Virdžinijos universitetas, Šiaurės Arizonos universitetas ir Purdue universitetas prisidėjo prie šio straipsnio.
