Odakle toliko vode na zemlji? Kako se voda pojavila na zemlji? U početku je bilo vruće

Astronomski znanstvenici s francuskog sveučilišta u Bordeauxu - Sean Raymond - i brazilskog državnog sveučilišta u Sao Paulu Julio de Mesquita Filho - Andre Isidoro - opisali su vjerojatni mehanizam pojave vode na našem planetu. Znanstvenici su svoje istraživanje objavili u publikaciji Icarus. Raymond je također pisao o studiji na svom blogu.

Znanstvenici vjeruju da voda na našem planetu i nebeska tijela asteroidni pojasevi između orbita Jupitera i Marsa imaju zajedničko podrijetlo, koje se prvenstveno povezuje s nastankom u Sunčev sustav plinski divovi.

Tri četvrtine Zemljina površina pokrivena oceanima, ali u isto vrijeme, voda koja se nalazi na površini zauzima samo jednu četiri tisućiti dio ukupne mase Zemlje. Voda je prisutna i u jezgri i u plaštu planeta. Znanstvenici ne znaju koliko ga ima, ali procjenjuju da ga ima desetak puta više nego na površini.

Tako, kažu stručnjaci, vode ima malo na Zemlji, a ima je i na Merkuru, Mjesecu, Marsu i Veneri. Vjerojatno na Marsu i Veneri prije vode bilo je još toga. Glavni rezervoar vode unutar Jupiterove orbite je asteroidni pojas.

Jezgru unutarnjeg dijela pojasa (oko 2-2,3 astronomske jedinice od Sunca) čine stjenoviti asteroidi klase S, a vanjskim dijelom dominiraju ugljični asteroidi klase C. Ugljični asteroidi sadrže više vode nego stjenoviti asteroidi (vode u asteroidima klase C ima oko 10 posto).

Prema znanstvenicima, podrijetlo vode može se odrediti analizom izotopa vodika koji se nalazi u vodi raznih vrsta nebeskih tijela. Osim vodika s jezgrom od jednog protona (protij), u prirodi se ponekad susreće i vodik s jezgrom s neutronom i protonom (deuterij) te vrlo rijetko vodik s jezgrom s dva neutrona i protonom (tricij).

Analiza izotopa može otkriti neke značajke. Sunce i plinovite divove karakterizira omjer tricija i deuterija, koji je nekoliko redova veličine manji od onog na našem planetu. U isto vrijeme, asteroidi klase C imaju gotovo isti pokazatelj kao i Zemlja. Stoga ovo može ukazivati ​​na zajedničko podrijetlo vode.

Omjer protija i deuterija u kometima u Oortovom oblaku približno je dvostruko veći od omjera na našem planetu. Unutar orbite Jupitera postoje tri kometa koji imaju slične parametre, ali postoji i komet s ovim pokazateljem 3,5 puta većim. To može značiti da je voda na ovim kometima možda drugačijeg podrijetla i da je samo dio te vode nastao na isti način kao na našem planetu.

Formiranje planeta događa se u divovskim diskovima plina i prašine oko mladih zvijezda. Budući da je bliže Suncu, to je toplije, tamo nastaju planeti bogati željezom i silicijem. Što je dalje od zvijezde, to je hladnije, pa i tamošnja nebeska tijela mogu nastati od vodene pare. Naš planet nastao je u onom dijelu plinsko-prašinjastog diska gdje su nastala stjenovita nebeska tijela bez vode. Dakle, voda je vjerojatno ušla na Zemlju izvana.

U isto vrijeme, postoje mnoge razlike između asteroida klase S i C, tako da nisu mogli nastati blizu jedan drugoga. Osim toga, granica iza koje je dolazilo do formiranja ledenih nebeskih tijela povremeno se pomicala tijekom evolucije Sunčevog sustava, a planet Jupiter igrao je glavnu ulogu u tom procesu.

Prema znanstvenicima, proces formiranja Saturna i Jupitera odvijao se u nekoliko faza. U početku su to bili čvrsti nebeski objekti, čija je težina bila nekoliko puta veća od mase moderne Zemlje. Kasnije su počeli hvatati plin iz protoplanetarnog diska. To je dovelo do naglog povećanja veličine i mase planeta, a divovi su počeli čistiti mjesto za sebe na protoplanetarnom disku.

Saturn i Jupiter bili su okruženi malim planetezimalima – prethodnicima protoplaneta. Kako su Saturn i Jupiter rasli, njihove orbite su se rastezale, prelazile unutarnju zonu Sunčevog sustava i udaljavale se od Sunca. Istodobno su divovi privukli plin s protoplanetarnog diska, zbog čega su, prema simulaciji, Jupiteri prilagodili orbite planetezimala i pomaknuli ih na mjesto gdje se trenutno nalazi asteroidni pojas.

Formiranje Saturna dogodilo se kasnije od Jupitera, a njegova pojava izazvala je novu migraciju planetezimala, ali je bila beznačajna. Na temelju toga, istraživači su sugerirali da su se u pojasu granica orbita divova pojavili asteroidi klase C nakon završetka formiranja Saturna i Jupitera. U tom slučaju bi se dio planetezimala mogao pomaknuti u orbitu Neptuna.

Prema pretpostavkama istraživača, voda je na Zemlju došla tijekom formiranja asteroidnog pojasa zbog planetezimala određenog tipa (točnije, asteroida klase C) nestabilnih i vrlo izduženih orbita koji su presijecali putanju Zemlje. A glavna potvrda toga je analiza izotopa vodika.

Nastankom Saturna i Jupitera i nestankom protoplanetarnog diska, doprema vode na naš planet bila je gotovo završena. Dakle, hipoteza koja objašnjava malu veličinu Crvenog planeta pomicanjem dublje u Sunčev sustav Jupitera povezana je s mehanizmom obogaćivanja Zemlje vodom. Pojava vode u unutrašnjosti Sunčevog sustava (kako u asteroidnom pojasu tako i na stjenovitim planetima) pokazuje se samo kao nuspojava rasta plinovitih divova Saturna i Jupitera.

Nisu pronađene srodne veze



Astronomi Sean Raymond (Sveučilište Bordeaux, Francuska) i Andre Isidoro (Sveučilište São Paulo Julio de Mesquita Filho, Brazil) opisali su mogući mehanizam kako je voda dospjela na Zemlju. Njihovo istraživanje objavljeno je u časopisu Icarus, dostupnom na web stranici arXiv.org, a prvi autor o njemu je govorio na svom blogu.

Znanstvenici vjeruju da voda na Zemlji i nebeskim tijelima iz asteroidnog pojasa između orbita Marsa i Jupitera ima zajedničko podrijetlo, prvenstveno povezano s nastankom plinovitih divova u Sunčevom sustavu.

Oceani prekrivaju tri četvrtine Zemlje, ali voda na površini čini samo jednu četiri tisućiti dio ukupne mase planeta. Vode ima i u plaštu (u obliku hidratiziranih stijena) i u Zemljinoj jezgri. Ne zna se koliko ga ima, vjerojatno deset puta više nego na površini.

Općenito, vode na Zemlji ima malo, a ima je i na Mjesecu, Merkuru, Veneri i Marsu. Možda su Venera i Mars nekada imali više vode. Glavni rezervoar vode unutar orbite Jupitera je asteroidni pojas.

U unutarnjem dijelu glavnog pojasa, unutar 2−2,3 astronomska jedinica od Sunca prevladavaju asteroidi klase S (stjenoviti), dok u vanjskoj regiji - klasa C (karbonatni). Postoje i drugi asteroidi, ali ne tako masivni. Asteroidi klase C sadrže više vode nego klasa S—oko deset posto (po masi).

Podrijetlo vode može se odrediti izotopskom analizom vodika sadržanog u vodi raznih nebeskih tijela. Osim protija, u prirodi se nalazi vodik s jezgrom od jednog protona, deuterij (s protonom i neutronom) i vrlo rijetko tricij (s protonom i dva neutrona).

NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles Jupiter

Analiza izotopa otkriva nekoliko značajki. Sunce i plinoviti divovi imaju omjer deuterija i tricija koji je jedan do dva reda veličine manji od onog na Zemlji. Ali za asteroide klase C ova je brojka gotovo ista kao i za naš planet. To ukazuje na zajedničko podrijetlo vode.

Kometi u Oortovom oblaku imaju omjer deuterija i protija koji je otprilike dvostruko veći nego na Zemlji. Unutar orbite Jupitera nalaze se tri kometa kojima je ovaj parametar blizak Zemljinom, ali postoji i jedan komet kod kojeg je ovaj parametar 3,5 puta veći. Sve to može značiti da je voda na kometima drugačijeg podrijetla i da je samo dio nastao na isti način kao na Zemlji.


Ceres

Planeti se formiraju oko mladih zvijezda u divovskim diskovima plina i prašine. Bliže zvijezdi je prevruće pa se tamo pojavljuju planeti bogati silicijem i željezom. Dalje od zvijezde je hladnije, gdje se i nebeska tijela mogu formirati od vodenog leda. Zemlja je nastala u onom dijelu protoplanetarnog diska gdje su rođena stjenovita nebeska tijela, bez vode. To znači da je na planet došla izvana.

S druge strane, asteroidi klase S i C su previše različiti da bi se formirali jedan pored drugog. Osim toga, granica iza koje su nastala ledena nebeska tijela stalno se pomicala tijekom evolucije Sunčevog sustava, a Jupiter je u tome odigrao odlučujuću ulogu.

Vjeruje se da su Jupiter i Saturn nastali u dvije faze. U početku su to bila čvrsta nebeska tijela, nekoliko puta teža od moderne Zemlje, a zatim su počela hvatati plin iz protoplanetarnog diska. U ovoj fazi, masa i veličina planeta naglo se povećavaju, divovi oslobađaju prostor za sebe u protoplanetarnom disku.

Veliki Jupiter i Saturn tada su bili okruženi malim planetezimalima – prethodnicima protoplaneta. Kako su Jupiter i Saturn rasli, orbite planetezimala su se rastezale, križale unutarnji dio Sunčev sustav i udaljavanje od zvijezde. Ali Jupiter i Saturn i dalje su privlačili plin iz protoplanetarnog diska, uslijed čega je, kako je pokazala simulacija, Jupiter korigirao orbite planetezimala i pomaknuo ih u područje modernog asteroidnog pojasa.

Saturn je nastao kasnije od Jupitera, a njegovo je formiranje dovelo do nove migracije planetezimala, iako ne toliko značajne. Glavni zaključak istraživača je da su se asteroidi klase C pojavili u pojasu iz orbita plinovitih divova nakon što su Jupiter i Saturn završili svoje formiranje (iako bi neki planetezimali mogli doseći orbitu Neptuna).

Prema znanstvenicima, voda je došla na naš planet tijekom formiranja asteroidnog pojasa zahvaljujući planetezimalima određene vrste (naime, asteroidima klase C) s izrazito ekscentričnim (izduženim) i nestabilnim orbitama koje su presijecale putanju Zemlje. Analiza izotopa vodika glavna je potvrda za to.

Dostava vode na Zemlju bila je gotovo završena formiranjem Jupitera i Saturna i nestankom protoplanetarnog diska. Dakle, popularna hipoteza koja objašnjava malu veličinu Marsa migracijom Jupitera dublje u Sunčev sustav korelira s mehanizmom obogaćivanja Zemlje vodom. Pojava vode, najvažnijeg izvora života na Zemlji, u unutrašnjosti Sunčevog sustava (i na stjenovitim planetima i u asteroidnom pojasu) ispada da je jednostavno nuspojava rasta Jupitera i Saturna.

Voda je binarna anorganski spoj, čija se molekula sastoji od dva atoma vodika i jednog atoma kisika. U normalnim uvjetima to je bezbojna tekućina (u malim količinama), okusa i mirisa. Voda postoji u uvjetima na Zemlji u tri agregatna stanja, kao i na hidrofilnim površinama - u obliku tekućih kristala

Od davnina se prema vodi odnosilo s poštovanjem, smatrajući je jednim od elemenata prirode - zrak, voda, zemlja i vatra. Starogrčki filozof i matematičar Tales iz Mileta (624. - 546. pr. Kr.) tvrdio je da je voda najvažnija od njih: "... sve se iz vode iu vodu razlaže." Za organski život potrebna je voda i vjeruje se da je ona poslužila kao mjesto njezina nastanka. Oko 71% zemljine površine prekriveno je vodom - 361,13 milijuna četvornih kilometara. Oceani čine 96,5% sve vode, 1,7% su podzemne vode, 1,7% su ledenjaci i ledene kape Antarktike i Grenlanda. Malo je zastupljeno u rijekama, jezerima i močvarama, 0,001% je u oblacima. Većina vode na Zemlji je slana. Udio svježa voda približno 2,5%, a većina se nalazi u ledenjacima i podzemnim vodama. Manje od 0,3% sve slatke vode u rijekama, jezerima i atmosferi. Postoji nekoliko teorija o mogućoj pojavi vode na našem planetu. Konvencionalno se mogu podijeliti u dvije skupine - zemaljsko podrijetlo vode i kozmičko podrijetlo vode.

Ocean unutar planeta. Kopneno podrijetlo vode

Jedna od hipoteza kopnenog podrijetla među ostalima smatra pojavu vode. kemijski elementi tijekom vruće faze formiranja planeta. Vodena para, zajedno s drugim rezultirajućim plinovima, izbila je iz pukotina u kori koja se hladila, tvoreći oblačni pokrivač planeta. Kada je temperatura pala, počela je kondenzacija, kiša je počela lijevati, ispunjavajući prirodne depresije i depresije, formirajući rezervoare.

Druga hipoteza govori o zagrijavanju planeta kao rezultat intenzivne vulkanske aktivnosti tijekom mladosti Zemlje. Kao što sada znamo, dno modernih oceana bilo je mjesto drevnih vulkana. U Zemljinom plaštu na dubini od 50 km - 70 km počela je nastajati vodena para iz iona vodika i kisika. Međutim, visoka temperatura plašta nije mu dopuštala ulazak kemijski spojevi sa supstancom. Pod pritiskom se para istiskivala u gornje slojeve plašta i u koru. U kori je temperatura niža i kemijske reakcije između minerala i vode. Rezultat tog procesa bilo je labavljenje stijena, stvaranje pukotina i šupljina. Napunili su se vodom. Pritisak ih je pretvorio u pukotine i kroz njih je voda izbijala na površinu. Vruća voda lako topljive lužine i kiseline u kori. Ta je smjesa nagrizala sve oko sebe, pretvarajući se u neku vrstu salamure koja je morima davala slanost. Slanica se širila ispod granitne baze kontinenata. Nije mogao prodrijeti kroz granit; porozna struktura zadržala je smjesu, blokirajući put vode. Ako je to tako, onda ispod kontinenata na dubini od 12 km - 20 km postoje oceani komprimirane vode zasićene solima i metalima. Moguće je da se takvi oceani nalaze i ispod bazaltnog oceanskog dna. Ovu hipotezu podupire neobjašnjivo naglo povećanje brzine seizmičkih valova, koje je zabilježeno na dubini od istih 12 km - 20 km, gdje bi se trebalo nalaziti navodno sučelje granita i slane vode, granica oštre promjene fizička i kemijska svojstva tvari. Pomicanje kontinenata neizravno podupire ovu hipotezu - možda slani oceani igraju ulogu maziva po kojem klize kontinenti.

Druga hipoteza o kopnenom podrijetlu vode je da voda nastaje kao rezultat oslobađanja vodika kao rezultat razgradnje spojeva metal-vodik, odnosno obnove metalnih struktura u plaštu i jezgri Zemlje. Ovaj proces uzrokuje širenje Zemlje, što je zapravo zabilježeno - tako Moskva i Sankt Peterburg plove prema istoku brzinom od 10 cm godišnje, a Hamburg (u središtu Europe) ostaje na mjestu, odnosno Europa se širi. Oslobođeni vodik usput iz dubine hvata atome kisika i vodena para izbija na površinu. Dok se voda kondenzira, ispunjava pukotine u kori, tvoreći oceane.

Voda je dopremljena iz svemira

I sljedeće hipoteze sugeriraju kozmičko podrijetlo vode. Jedna tvrdi da su vodu na planet donijeli kometi, asteroidi ili meteoritska tijela. Zaista, meteoriti sadrže do 0,5% vode. Nekoliko? Samo na prvi pogled. Međutim, ako je Zemlja nastala od sličnih kozmičkih krhotina (udar i naknadno povezivanje), tada bi s ukupnom masom od šest puta deset na dvadeset i prvu potenciju tona trebala sadržavati tri puta deset na devetnaestu potenciju vode. Ukupna masa vode na planetu, prema suvremenim podacima, iznosi oko četrnaest do deset na devetu potenciju tona. Ispostavilo se da je Zemlja zasićena vodom od središta do površine poput spužve.

Druga svemirska hipoteza tvrdi da iz svemira nije dopremljena sama voda, već njezini sastojci. Pljusak nabijenih čestica neprekidno pada na Zemlju. Među njima značajan udio čine protoni - jezgre atoma vodika. U gornje slojeve atmosferi, hvatajući elektrone, pretvaraju se u vodik. Koji reagira s kisikom u atmosferi i tvori molekulu vode. Tona i pol vode godišnje. Proces nije jučer započeo. Možda je prije hodao drugačijom brzinom? Dakle, voda je preplavila cijelu površinu planeta, dosežući planinske vrhove? A onda je otišla u dubine, napustila oceane...

Hipoteza je mnogo, teško ih je potvrditi. Pristigli podaci iz nedavnih studija često su kontradiktorni i još uvijek je vrlo teško doći do konsenzusa. Evo nekih zaključaka suvremenih stručnjaka. Profesor Vasilij Ivanovič Ferronski, glavni istraživač na Institutu za probleme vode Ruska akademija znanosti, proučavali sadržaj izotopa kisika u oceanskim vodama i u drevnim stijenama Zemlje - granitima i bazaltima. Eksperiment je pokazao da stijene sadrže znatno više ovog izotopa. To nam omogućuje da tvrdimo da voda nije mogla nastati zbog njenog ispuštanja iz utrobe Zemlje.

Voda kometa Hartley 2 identična je Zemljinoj

Podaci sa svemirskog modula Rosetta, koji proučava jezgru kometa Churyumov-Gerasimenko (67P), pokazuju da sadržaj deuterija u kometnoj pari znatno premašuje parametre kopnene vode. Što znači zemljana voda- ne od kometa. Međutim, ovdje nije sve jasno. Da, u kometima iz Oortova oblaka (na rubu Sunčevog sustava) voda se sastavom ne poklapa s onom na Zemlji, ali postoji i obitelj iz Kuiperovog pojasa (između Neptuna i Urana). A promatranja pomoću orbitalnog teleskopa Herschel pokazuju da je voda sadržana u kometu Hartley-2 (Kuiperov pojas) potpuno identična onoj na Zemlji u izotopskom sastavu. To znači da voda na Zemlji može biti kometa...

Astronomi izvješćuju da su otkrili vodu u protoplanetarnim diskovima. Najzanimljiviji dio diska je srednji dio, gdje voda može biti topla. Takva opskrba toplim tekuća voda u budućnosti može postati početak oceana i omogućuje nam da objasnimo pojavu vode na Zemlji bez sudjelovanja asteroida i kometa. Usput, o asteroidima. Jedna od njih, smještena u glavnom pojasu, 24 terme, prekrivena je debelim slojem inja. Asteroidi ovog tipa mogli bi ga isporučiti na Zemlju. Ispostavilo se da je prerano odbaciti asteroide.

Najstarija voda u svemiru otkrivena je na udaljenosti od 11 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje. Astronomi vjeruju da je ovo uobičajena konjunkcija ne samo u trenutnoj, već i u rani svemir, ne više od 2 milijarde godina.

To vjeruju znanstvenici iz Japana rana zemlja postojala je gusta vodikova atmosfera koja je u interakciji s kisikom u strukturi planeta stvarala vodu. S druge strane, japanski geolozi govore o cijelim slojevima vodika struktura zemlje, koji je bio u interakciji s kisikom iz plašta... Da... Jednom riječju, "... tamna je voda u oblacima zračnim" (Stari zavjet, Psaltir, ps 17, v 12).

Prijatelji! Uložili smo puno truda u izradu projekta. Prilikom kopiranja materijala navedite poveznicu na original!

Kako i kada se voda pojavila na Zemlji? Znanstvenici još uvijek raspravljaju o ovoj temi, ali još nitko nije dao točan i logično dokazan odgovor. Do danas postoji nekoliko pretpostavki o tome kako je tekućina mogla nastati na planetu. Među njima ima i potpuno apsurdnih i sasvim logičnih hipoteza, ali za sada nijedna od njih nije potpuno pouzdana.

Kako se voda pojavila na Zemlji? Ukratko o glavnim hipotezama

Voda ima veliku ulogu u održavanju života na planeti, jer je ona glavna unutarnje okruženje bilo koji organizam. U prosjeku, osoba može preživjeti bez vode najviše tri dana, a gubitak 15-20% tekućine često dovodi do smrti.

Kako se voda pojavila na Zemlji? Hipoteza o nastanku ove tvari je malo, a niti jedna od njih još nije dobila pouzdane dokaze. Ipak, samo oni mogu nekako objasniti formiranje hidrosfere našeg planeta.

Hipoteza o kozmičkom podrijetlu vode

Grupa istraživača pretpostavila je da se voda pojavila zajedno s brojnim meteoritima koji su pali. To se dogodilo prije otprilike 4,4 milijarde godina, kada je planet još bio u povojima, a njegova površina bila suha, opustošena zemlja, nad kojom se još nije formirala atmosfera.

Na pitanje kako se voda pojavila na Zemlji, pristaše ove hipoteze odgovaraju da su prve molekule te tekućine sa sobom donijeli meteoriti. Isprva su te molekule postojale u obliku plina i nakupljale se, a kasnije, kada se planet počeo hladiti, voda je prešla u tekuće stanje i formirala Zemljinu hidrosferu.

Moguće je da se kemijska tvorba vode dogodila iz primarnih protona vodika i aniona kisika, ali vjerojatnost da se takva reakcija dogodi u debljini nebeskih tijela koja su naknadno pala na Zemlju je katastrofalno mala.

Još jedna hipoteza o tome kako se voda pojavila na Zemlji

Predložila ga je skupina istraživača na čelu s poznatim znanstvenikom V.S. Safronov. Bit njegove pretpostavke leži u zemaljskom porijeklu vode koja je nastala u utrobi planeta.

Pod utjecajem brojnih padova meteorita počeo se formirati naš tada vrući planet veliki broj vulkani iz kojih je izbijala magma. Zajedno s njim, "vodena para" je ispuštena na površinu, što je postalo razlogom formiranja Zemljine hidrosfere.

Unatoč činjenici da se teorija temelji na kopnenom porijeklu vode, ona ne može odgovoriti na mnoga pitanja. Na primjer, kako su se stijene u litosferi toliko otopile da su uzrokovale stvaranje mnogih vulkana? A kako je nastala vodena para? Isprva su znanstvenici pretpostavili da je u to vrijeme postojala podzemna voda, koja je u plinovitom stanju izlazila kroz vulkanske otvore zajedno s magmom.

Ovu teoriju o nastanku pare opovrgao je P. Perrault, prirodoslovac iz 17. stoljeća. Dokazao je da su podzemne vode nastale zbog padalina, a za to je potrebna prisutnost atmosfere. Prije 4,4 milijarde godina nije bilo atmosfere.

I zadnja teorija

Dakle, kako se voda pojavila na Zemlji? Druga hipoteza uspjela je pristupiti pitanju formiranja hidrosfere planeta iz drugog kuta. Kao i prethodna pretpostavka V.S. Safronova i njegovih koautora, ova se hipoteza temelji na zemaljskom podrijetlu vode.

Razlika je u tome što su, prema istraživačima, molekule vode nastale zajedno s protoplanetarnim diskom Zemlje, tj. u trenutku nastanka samog planeta. Izvor molekula vode bili su deuterij i kisik.

Deuterij je obični vodik s jednim neutronom u jezgri. Ovaj teški izotop pronađen je u uzorcima drevnih bazalta otkrivenih na Arktiku na otoku Baffin (1985.). Ove stijene nastaju od čestica protoplanetarne prašine koje nisu bile izložene tijekom formiranja planeta. Prema istraživačima, kemijska priroda deuterija ne bi dopustila stvaranje izotopa izvan planeta.

Ovako se voda pojavila na Zemlji prema ovim znanstvenicima. Ako su njihovi podaci točni, oko 20% modernog svjetskog oceana nastalo je tijekom formiranja protoplanetarnog diska. Danas istraživači traže način da dokažu da je većina svjetskih oceana, kao i atmosferska vodena para i podzemna voda, nastala od "protoplanetarne" vode.

Astronomi Sean Raymond (Sveučilište Bordeaux, Francuska) i Andre Isidoro (Sveučilište São Paulo Julio de Mesquita Filho, Brazil) opisali su mogući mehanizam kako je voda dospjela na Zemlju. Njihovo istraživanje objavljeno je u časopisu Icarus, dostupnom na web stranici arXiv.org, a prvi autor o njemu je govorio na svom blogu.

Znanstvenici vjeruju da voda na Zemlji i nebeskim tijelima iz asteroidnog pojasa između orbita Marsa i Jupitera ima zajedničko podrijetlo, prvenstveno povezano s nastankom plinovitih divova u Sunčevom sustavu.

Oceani prekrivaju tri četvrtine Zemlje, ali voda na površini čini samo jednu četiri tisućiti dio ukupne mase planeta. Voda se nalazi i u plaštu (u obliku hidratiziranih stijena) i u Zemljinoj jezgri. Ne zna se koliko ga ima, vjerojatno deset puta više nego na površini.

Općenito, vode na Zemlji ima malo, a ima je i na Mjesecu, Merkuru, Veneri i Marsu. Možda su Venera i Mars nekada imali više vode. Glavni rezervoar vode unutar orbite Jupitera je asteroidni pojas.

U unutarnjem dijelu glavnog pojasa, unutar 2-2,3 astronomske jedinice od Sunca, prevladavaju asteroidi klase S (stjenoviti), u vanjskom dijelu - klasa C (karbonatni). Postoje i drugi asteroidi, ali ne tako masivni. Asteroidi klase C sadrže više vode od klase S – oko deset posto (po masi).

Podrijetlo vode može se odrediti izotopskom analizom vodika sadržanog u vodi raznih nebeskih tijela. Osim protija, u prirodi se nalazi vodik s jezgrom od jednog protona, deuterij (s protonom i neutronom) i vrlo rijetko tricij (s protonom i dva neutrona).

Foto: Arhiv svjetske povijesti / Globallookpress.com

Analiza izotopa otkriva nekoliko značajki. Sunce i plinoviti divovi imaju omjer deuterija i tricija koji je jedan do dva reda veličine manji od onog na Zemlji. Ali za asteroide klase C ova je brojka gotovo ista kao i za naš planet. To ukazuje na zajedničko podrijetlo vode.

Kometi u Oortovom oblaku imaju omjer deuterija i protija koji je otprilike dvostruko veći nego na Zemlji. Unutar orbite Jupitera nalaze se tri kometa kojima je ovaj parametar blizak Zemljinom, ali postoji i jedan komet kod kojeg je ovaj parametar 3,5 puta veći. Sve to može značiti da je voda na kometima drugačijeg podrijetla i da je samo dio nastao na isti način kao na Zemlji.

Planeti se formiraju oko mladih zvijezda u divovskim diskovima plina i prašine. Bliže zvijezdi je prevruće pa se tamo pojavljuju planeti bogati silicijem i željezom. Dalje od zvijezde je hladnije, gdje se i nebeska tijela mogu formirati od vodenog leda. Zemlja je nastala u onom dijelu protoplanetarnog diska gdje su rođena stjenovita nebeska tijela, bez vode. To znači da je na planet došla izvana.

S druge strane, asteroidi klase S i C su previše različiti da bi se formirali jedan pored drugog. Osim toga, granica iza koje su nastala ledena nebeska tijela stalno se pomicala tijekom evolucije Sunčevog sustava, a Jupiter je u tome odigrao odlučujuću ulogu.

Vjeruje se da su Jupiter i Saturn nastali u dvije faze. U početku su to bila čvrsta nebeska tijela, nekoliko puta teža od moderne Zemlje, a zatim su počela hvatati plin iz protoplanetarnog diska. U ovoj fazi, masa i veličina planeta naglo se povećavaju, divovi oslobađaju prostor za sebe u protoplanetarnom disku.

Veliki Jupiter i Saturn tada su bili okruženi malim planetezimalima – prethodnicima protoplaneta. Kako su Jupiter i Saturn rasli, orbite planetezimala su se rastezale, prelazeći unutarnji Sunčev sustav i udaljavajući se od zvijezde. Ali Jupiter i Saturn i dalje su privlačili plin iz protoplanetarnog diska, uslijed čega je, kako je pokazala simulacija, Jupiter korigirao orbite planetezimala i pomaknuo ih u područje modernog asteroidnog pojasa.

Saturn je nastao kasnije od Jupitera, a njegovo je formiranje dovelo do nove migracije planetezimala, iako ne toliko značajne. Glavni zaključak istraživača je da su se asteroidi klase C pojavili u pojasu iz orbita plinovitih divova nakon što su Jupiter i Saturn završili svoje formiranje (iako bi neki planetezimali mogli doseći orbitu Neptuna).

Prema znanstvenicima, voda je došla na naš planet tijekom formiranja asteroidnog pojasa zahvaljujući planetezimalima određene vrste (naime, asteroidima klase C) s izrazito ekscentričnim (izduženim) i nestabilnim orbitama koje su presijecale putanju Zemlje. Analiza izotopa vodika glavna je potvrda za to.

Dostava vode na Zemlju bila je gotovo završena formiranjem Jupitera i Saturna i nestankom protoplanetarnog diska. Dakle, popularna hipoteza koja objašnjava malu veličinu Marsa migracijom Jupitera dublje u Sunčev sustav korelira s mehanizmom obogaćivanja Zemlje vodom. Pojava vode, najvažnijeg izvora života na Zemlji, u unutrašnjosti Sunčevog sustava (i na stjenovitim planetima i u asteroidnom pojasu) ispada da je jednostavno nuspojava rasta Jupitera i Saturna.



Pročitajte također: