Az ősi űrpor elemzése megoldhatja a víz földi eredetének rejtélyét. A folyóiratban nemrég megjelent cikkben Természet csillagászat, egy brit, ausztrál és amerikai kutatócsoport leírja, hogy egy ősi aszteroida új elemzése azt sugallja, hogy földönkívüli porszemek szállították a vizet a Földre, amikor a bolygó kialakult.
A szemcsékben lévő vizet az űrmállás okozta, amely folyamat során a Nap töltött részecskéi, amelyeket napszélnek neveznek, megváltoztatták a szemcsék kémiai összetételét, hogy vízmolekulákat hozzanak létre.
A lelet választ adhat arra a régóta fennálló kérdésre, hogy a szokatlanul vízben gazdag Földnek hol találhatóak az óceánok, amelyek felszínének 70 százalékát borítják – sokkal többet, mint Naprendszerünk bármely más sziklás bolygója. Ezenkívül segíthet a jövőbeli űrmisszióknak vízforrások megtalálásában a levegőtlen világokon.
A bolygókutatók évtizedek óta fejetlenkednek a Föld óceánjainak forrása miatt. Egy elmélet azt sugallja, hogy a C-típusú aszteroidákként ismert vízszállító űrkőzet 4.6 milliárd évvel ezelőtt hozhatott vizet a bolygóra a kialakulásának végső szakaszában.
Ennek az elméletnek a tesztelésére a tudósok korábban elemezték a C-típusú aszteroidák darabjainak izotóp „ujjlenyomatát”, amelyek vízben gazdag széntartalmú kondrit meteoritként hullottak a Földre. Ha a hidrogén és a deutérium aránya a meteoritvízben megegyezik a szárazföldi víz arányával, a tudósok arra a következtetésre juthatnak, hogy a C-típusú meteoritok voltak a valószínű források.
Az eredmények nem voltak egészen egyértelműek. Míg néhány vízben gazdag meteorit deutérium/hidrogén ujjlenyomata valóban megegyezett a Föld vizével, sok esetben nem. Átlagosan ezeknek a meteoritoknak a folyékony ujjlenyomatai nem egyeztek a Föld köpenyében és az óceánokban található vízzel. Ehelyett a Földnek más, valamivel világosabb izotópos ujjlenyomata van.
Más szavakkal, míg a Föld vizének egy része biztosan C-típusú meteoritokból származott, a kialakuló Földnek legalább egy további izotópos fényforrásból kell vizet kapott, amely valahonnan a Naprendszerben keletkezett.
A Glasgow-i Egyetem-vezette csapat egy élvonalbeli analitikai folyamatot használt, az úgynevezett atom szonda tomográfia, hogy megvizsgálja a mintákat egy másik típusú, S-típusú aszteroidaként ismert űrkőzetből, amely közelebb kering a Naphoz, mint a C-típusú. Az általuk elemzett minták az Itokawa nevű aszteroidáról származtak, amelyeket a Hayabusa japán űrszonda gyűjtött össze, és 2010-ben tért vissza a Földre.
Az atomszondás tomográfia lehetővé tette a csapat számára, hogy atomonként megmérjék a szemcsék atomi szerkezetét, és detektálják az egyes vízmolekulákat. Eredményeik azt mutatják, hogy jelentős mennyiségű víz keletkezett közvetlenül az Itokawából származó porméretű szemcsék felszíne alatt az űrmállás következtében.
A korai Naprendszer nagyon poros hely volt, és nagy lehetőséget biztosított a víz előállítására az űrben szálló porszemcsék felszíne alatt. A kutatók szerint ez a vízben gazdag por a C-típusú aszteroidák mellett zúdult volna a korai Földre a Föld óceánjainak szállítása során.
Dr. Luke Daly, a Glasgow-i Egyetem Földrajzi és Földtudományi Karának munkatársa a cikk vezető szerzője. Dr. Daly azt mondta: „A napszelek többnyire hidrogén- és héliumionok folyamai, amelyek folyamatosan áramlanak a Napból az űrbe. Amikor ezek a hidrogénionok levegőtlen felületet érnek, például egy aszteroidát vagy egy űrben szálló porszemcsét, néhány tíz nanométerrel a felszín alá hatolnak, ahol befolyásolhatják a kőzet kémiai összetételét. Idővel a hidrogénionok „űrmálló hatása” elegendő oxigénatomot lövellhet ki a kőzetben lévő anyagokból ahhoz, hogy H2O-t – vizet – hozzon létre az ásványokban az aszteroidán.
„Létfontosságú, hogy ez a napszélből származó víz, amelyet a korai naprendszer termelt, izotóposan könnyű. Ez határozottan azt sugallja, hogy a napszél által felvert és évmilliárdokkal ezelőtt a formálódó Földbe beszippantott finomszemcsés por lehet a bolygó hiányzó víztározójának forrása.
Phil Bland professzor, a Curtin Egyetem Föld- és Bolygótudományi Karának kiváló John Curtin professzora és a tanulmány társszerzője elmondta: „Az atomszondás tomográfia segítségével hihetetlenül részletes betekintést nyerhetünk a felszín körülbelül első 50 nanométerébe. porszemcsék az Itokawán, amely 18 hónapos ciklusokban kering a Nap körül. Láthattuk, hogy ez az űrben elviselt peremtöredék annyi vizet tartalmaz, hogy ha felnagyítjuk, körülbelül 20 litert jelentene minden köbméter szikla.
Prof. Michelle Thompson, a Purdue Egyetem Föld-, Légkör- és Bolygótudományi Tanszékének társszerzője hozzátette: „Ez az a fajta mérés, amely egyszerűen nem jöhetett volna létre e figyelemre méltó technológia nélkül. Rendkívüli betekintést ad abba, hogy az űrben lebegő apró porszemcsék hogyan segíthetnek egyensúlyt teremteni a Föld vizének izotóp-összetételéről szóló könyvek között, és új támpontokat ad, amelyek segítenek megfejteni eredetének rejtélyét.”
A kutatók nagy gondot fordítottak arra, hogy teszteléseik eredményei pontosak legyenek, és további kísérleteket végeztek más forrásokkal, hogy ellenőrizzék eredményeiket.
Dr. Daly hozzátette: „A Curtin Egyetem atomszondás tomográfiai rendszere világszínvonalú, de valójában soha nem volt hozzászokva ahhoz, hogy a hidrogén elemzését itt végezzük. Biztosak akartunk lenni abban, hogy az általunk látott eredmények pontosak. Előzetes eredményeinket a 2018-as Hold- és Bolygótudományi Konferencián mutattam be, és megkérdeztem, hogy a jelenlévő kollégák segítenének-e, hogy saját mintáikkal validáljuk eredményeinket. Örömünkre a kollégák a A Föld vize eredetének rejtélye: A Nap meglepően valószínű forrás.
Hivatkozás: „A napszél hozzájárulása a Föld óceánjaihoz”, Luke Daly, Martin R. Lee, Lydia J. Hallis, Hope A. Ishii, John P. Bradley, Phillip. A. Bland, David W. Saxey, Denis Fougerouse, William DA Rickard, Lucy V. Forman, Nicholas E. Timms, Fred Jourdan, Steven M. Reddy, Tobias Salge, Zakaria Quadir, Evangelos Christou, Morgan A. Cox, Jeffrey A . Aguiar, Khalid Hattar, Anthony Monterrosa, Lindsay P. Keller, Roy Christoffersen, Catherine A. Dukes, Mark J. Loeffler és Michelle S. Thompson, 29. november 2021., Természet csillagászat.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01487-w
Kutatók a Glasgow-i Egyetemről, a Curtin Egyetemről, a Sydney-i Egyetemről, a A kutatást az UKRI részeként működő Tudományos és Technológiai Finanszírozási Tanács finanszírozása támogatta; Skót Földtudományi Szövetség; Környezet és Társadalom (SAGES); Egyesült Arab Emírségek (EAE) vetőmag támogatás; Nemzeti Repülési és Űrhivatal (NASA); Tudományos és Ipari Alap (Science & Industry Endowment Fund); Australian Research Council Discovery Early Career Researcher Award (ARC DECRA) DE190101307; Az Ausztrál Kutatási Tanács LIEF programja (ARC LE130100053); DOE | LDRD | Idaho National Laboratory (Idaho National Lab) DOE | Nemzeti Nukleáris Biztonsági Hivatal (NNSA)
