Dünya’da neden su var?

Su, bildiğimiz kadarıyla yaşam için çok önemlidir ve etrafımızda su olması tamamen normal görünür. Yine de Dünya, okyanuslarla kaplı olduğu bilinen tek gezegendir. Suyun tam olarak nereden geldiğini biliyor muyuz?

Bu basit bir soru değil: Güneş’e yakınlığı ve güneş sistemi oluştuğundaki yüksek sıcaklıklar nedeniyle Dünya’nın susuz kuru oluştuğu uzun zamandır düşünülüyordu. Bu modelde su, Dünya’ya çarpan kuyruklu yıldızlar veya asteroitler tarafından Dünya’ya getirilebilirdi. Su için böylesine karmaşık bir köken muhtemelen gezegenimizin evrende benzersiz olduğu anlamına gelir.

Bununla birlikte, 2020 çalışmasında , başlangıçta Dünya’yı oluşturan kayalarda suyun – veya en azından bileşenlerinin, hidrojen ve oksijenin – mevcut olabileceğini gösterdik. Eğer gerçekten böyleyse, sıvı suya sahip diğer “mavi gezegenler” başka yerlerde var olma olasılığı daha yüksektir.

Yeryüzündeki su, yeryüzündeki su

Sıvı su, yaklaşık% 95,6’sı okyanuslarda ve denizlerde olmak üzere , Dünya yüzeyinin% 70’inden fazlasını kaplar ve kalan% 4’ü buzullarda, buzullarda, yeraltı sularında, göllerde, nehirlerde, toprak neminde ve atmosferde bulunur.

Ancak Dünya’daki suyun çoğu yeraltında: okyanusların hacminin bir ila on katı mantoda yer alıyor.

Dünya yüzeyinde “su” her oksijen için iki hidrojen anlamına gelir (H ₂ 0), mantoda “su” dediğimiz ise mineraller, magmalar ve sıvılarda bulunan hidrojene karşılık gelir. Bu hidrojen, uygun sıcaklık ve basınç koşullarında su oluşturmak için çevredeki oksijenle bağlanabilir.

Su, Dünya kütlesinin% 0,5’inden daha azını temsil etse de, gezegenin kendisinin evriminin ve yüzeyindeki yaşamın anahtarıdır.

İlk güneş sisteminde, bir hidrojen çok esas olarak dihidrojen gaz formunda (lH içinde, orada ₂ ) ya da su oluşturmak üzere oksijen atomları ile bağlanmış (lH ₂ O). Bununla birlikte, Dünya ve diğer kayalık gezegenler (Merkür, Venüs ve Mars), suyun buz olarak kayaya giremeyecek kadar sıcak olduğu Güneş’in yakınında oluştu : sadece buharlaşırdı. Öyleyse neden Dünya şimdi hem mantosunda hem de yüzeyinde bu kadar çok suya sahip?

Yaygın hipotez: Hidratlanmış asteroitler tarafından Dünya’ya taşınan hidrojen

Kondrit adı verilen bazı göktaşları, gezegenlerin aksine, oluşumlarından bu yana jeolojik olarak evrimleşmemiş küçük asteroitlerden gelir. Güneş sisteminin ilk milyonlarca yılının iyi tanıklarıdır.

Karbon kondirit uzağa Güneş’ten yeterince oluşan, örneğin, başlangıçta (Beri hidrotermal değiştirilmesi aracılığıyla hidratlanmış mineraller dahil edilmiştir, her biri) meyveli dondurma içerir. Buna zıt bir şekilde, suyun gazlı olduğu ve büyük miktarlarda kayalara katıldığı Güneş’e yakın yerlerde oluşan sıradan ve enstatit kondritler: kayalık gezegenler gibi, sıradan ve enstatit kondritler de “kuru” kabul edilir.

Şimdiye kadar kabul edilen hipotez, Dünya’nın kuru malzemelerden oluştuğu ve suyunun güneşten daha uzakta oluşan gök cisimleri tarafından verildiğiydi: karbonlu kondritler veya kuyruklu yıldızlar gibi hidratlanmış meteorlar – bu son hipotez yakın zamanda ESA uzay aracı Rosetta .

Dünya suyunun başka bir kaynağı mı?

Çalışmamız farklı bir hikaye anlatıyor. Enstatit kondritlerinde hidrojeni analiz ettik. Bunların Dünya’yı oluşturan kayalar için en iyi analoglarımız olduğunu unutmayın, bu nedenle bu “kuru” kayalardaki hidrojen konsantrasyonları, Dünya’nın oluşumu sırasında olası su varlığına işaret eder.

Dünya kompozisyonunu ve enstatit kondritlerinin kompozisyonunu , çeşitli izotopların miktarlarına (aynı elementin atomları, ancak farklı sayıda nötron içeren) bakarak karşılaştırdık . Enstatit kondritlerinin hidratlanmış mineraller içermemesine rağmen, Dünya’nınki ile tutarlı bir izotopik oranla az miktarda hidrojen içerdiklerini bulduk. Enstatit kondritleri oluşturmak için toplanan minerallerde ve organik bileşiklerde az miktarda (<% 0,1) hidrojenin mevcut olduğu düşünülmektedir, bu da Dünya’nın mantosunda ve okyanusların bir kısmında bulunan suyun çoğunun nereden geldiğini açıklamaktadır. Dünya’nın suyunun çoğu (daha doğrusu onun elementleri, hidrojen ve oksijen) bu nedenle başından beri mevcut olabilir.

Yerel bir su kaynağının sonuçları nelerdir?

Bu bize okyanusların Dünya yüzeyinde ne zaman ortaya çıktığını söylemez, ancak artık Dünya’nın suyunun Güneş’ten çok uzakta oluşan hidratlı cisimler tarafından taşınması gerekmediğini biliyoruz. Bununla birlikte, hidrojenin hangi biçim (ler) de ve hangi süreçle iç güneş sisteminin kayalarına dahil edildiğini ve depolandığını henüz anlamıyoruz.

İç güneş sistemi kayalarında hidrojenin varlığı özellikle önemlidir, çünkü diğer kayalık gezegenler (Merkür, Venüs ve Mars) için bir su kaynağı olabilirdi. Benzer kayalar, diğer güneşlerin etrafında dönen gezegenler için bir su kaynağı, yaşam geliştirmek için bir koşul, en azından bildiğimiz haliyle yaşamı temsil edebilir.