Dünya suyunu nasıl elde etti?

Su, dünyadaki yaşam için gereklidir ve en değerli doğal kaynaklarımızdan biridir. Ancak gezegenimizin nasıl oluştuğunu düşünürsek, hâlâ ne kadar suyumuz olduğunu görmek oldukça şaşırtıcı. Dünya, bir gaz ve toz bulutundan (bir proto-gezegensel disk) bir araya geldi ve ilk birkaç milyon yıl boyunca akkor derecede sıcaktı. Yüzeyi kuyruklu yıldızlar ve asteroitlerin etkisiyle erimiş halde tutuldu. Yerçekimsel ısınma ve radyoaktif izotopların bozulmasıyla Dünya’nın içi de sıvı tuttu (ve hala da öyle).

Bu, Dünya’da herhangi bir başlangıç ​​suyu (ve organik bileşikler) varsa, çabuk kaynamış olması gerektiği anlamına gelir. Öyleyse neden bugün gezegenimizde bol miktarda su var,aslında nereden geldi? Şaşırtıcı bir çalışma, çok fazla su içerdiğini düşünmediğimiz bir tür asteroidin sorumlu olabileceğini öne sürüyor. Aynı zamanda güneş sisteminin muhtemelen daha önce düşünüldüğünden çok daha ıslak olduğunu gösteriyor.

Bilim adamları , Dünya’nın suyunun tam olarak nereden geldiğini uzun süredir tartışıyorlar . Bir teori, asteroitlerden ve onunla çarpışan kuyruklu yıldızlardan ele geçirilmiş olabileceğini öne sürüyor. Bir diğeri, suyun Dünya’nın mantosunun kayalarında her zaman mevcut olduğunu ve yavaş yavaş yanardağlar yoluyla yüzeye salındığını savunuyor.

Japon Hayabusa görevi sayesinde artık yeni kanıtlarımız var. Uzay aracı , 2010 yılında asteroid 25143 Itokawa’nın yüzeyinden çıkarılan değerli bir tahıl kargosunu geri getirdi . Yeni çalışmanın arkasındaki araştırmacılar, iki tanenin su içeriğini analiz edebildiler. Yüzeyinin bileşimini incelemek için bir numuneyi bir iyon demeti (yüklü atomlar) ile bombardıman eden, iyon mikroprobu adı verilen sofistike bir kit parçası kullandılar .

Deney kolay değildi taneler küçük, 40 mikrondan (bir metrenin milyonda biri) küçüktü ve her bir tane birkaç farklı mineralden oluşuyordu. İyon mikroprobu, yazarların gerekli verileri toplayabilmesi için her bir tane içindeki belirli bir minerale odaklanmak zorundaydı. Analiz ettikleri mineral türleri , neredeyse tamamen kalsiyum içermeyen, piroksen olarak bilinen, demir ve magnezyum içeren bir silikattı .

Bu tür bir madde genellikle suyla ilişkilendirilmez aslında, Nominal Olarak Susuz Mineral (NAM) olarak kabul edilir . Bir piroksen kristalinin kafesi, örneğin bir kil mineralinin yaptığı gibi su molekülleri için boş alanlar içermez. Bu nedenle yapısının suyu almaya elverişli olması gerekmez. Bununla birlikte, yazarların kullandığı tekniğin hassasiyeti, küçük miktarlarda suyu tespit edip ölçebilecekleri şekildeydi.

Sonuçlar şaşırtıcıydı: Tahıllar milyonda 1000 parçaya kadar su içeriyordu. Araştırmacılar, Itokawa’nın bileşimini bilerek, asteroidin tamamının su içeriğini tahmin edebilirler ve bu da milyonda 160 ila 510 parçaya çevrildi. Bu tahmin edilenden daha fazla iki benzer cismin (ayrıca S-tipi asteroitlerin) uzaktan ölçümleri , birinin milyonda 30 ve diğer 300 parçayı içerdiğini buldu.

Olası olmayan kaynak

Su, hidrojen ve oksijenden yapılır. Ancak bu elementler farklı izotoplar olarak ortaya çıkar. Yani atomik çekirdeklerinde farklı sayıda nötron olabilir (nötronlar, protonlarla birlikte çekirdeği oluşturan parçacıklardır). Araştırmacılar suyun hidrojen izotopik bileşimine baktılar ve Dünya’nınkine çok yakın olduğunu keşfettiler, bu da Dünya’daki suyun Hayabusa taneleri ile aynı kaynağa sahip olduğunu öne sürdüler.

Sonuçlar, birkaç ilginç soruyu gündeme getiriyor; bunlardan ilki, nominal olarak susuz minerallerde bu kadar çok suyun bulunduğu? Yazarlar, taneciklerin oluşumu sırasında, güneş bulutsusunun yüksek sıcaklıklarında ve basınçlarında, minerallerdeki oksijen ile su üretmek üzere birleşen proto-gezegen diskinden hidrojeni emdiklerini öne sürüyorlar.

Şimdiye kadar çok makul. Fakat suyun minerallerde kalması nasıl mümkün olabilir? Sonuçta güneş sisteminin iç ve sıcak kısmında oluşan S tipi bir asteroitten geldiler. Itokawa, en az 900 ° C’ye kadar yüksek sıcaklıklara ulaşan karmaşık bir termal metamorfizma ve çarpışma geçmişine sahiptir. Ancak araştırmacılar, bu işlemlerde ne kadar su kaybedileceğini tahmin etmek için bilgisayar modelleri kullandılar ve toplamın% 10’undan daha az olduğu ortaya çıktı.

Dünyanın suyu

Peki tüm bunların Dünya’nın suyuyla nasıl bir ilişkisi var? 

Araştırmacılar, tahılların gezegensel diskten su alımını takiben, minerallerin çakıl taşları ve sonunda asteroitler gibi daha büyük cisimler oluşturmak için bir araya toplanıp yapıştığını düşünüyorlar.

Bu mekanizma asteroitler için işe yarasaydı, Dünya için de geçerli olabilirdi. Belki de orijinal suyu bu minerallerin Dünya’nın oluşmasına yardımcı olmak için bir araya gelmesinden geldi. Dünya’nın erken tarihi sırasında su kaybedilirken, çok sayıda S-tipi asteroit tarafından çarpışmalar sırasında tekrar eklendi – Dünya ile Itokawa arasındaki hidrojen izotopik bileşiminin benzerliğinden anlaşıldığı gibi.

Eski bir soruna (Dünya’nın suyunun kökeni) bu yeni bakış şaşırtıcı bir sonuca ulaştı; bu, büyük bir iç güneş sistemi asteroidi popülasyonunun, tahmin edilenden çok daha fazla su içerebileceğini öne sürüyor.

Yani güneş sisteminin her yerinde su varken, minerallerin içinde saklı olması, her zaman içilecek bir damla olmadığı anlamına gelir.