Jaunā rakstā, kas šodien publicēts žurnālā Dabas astronomija, pētnieku komanda no Apvienotās Karalistes, Austrālijas un Amerikas apraksta, kā jaunā senā asteroīda analīze liecina, ka planētas veidošanās laikā ārpuszemes putekļu graudi nesa ūdeni uz Zemi.
Ūdeni graudos ražoja kosmosa laikapstākļi, process, kurā lādētas Saules daļiņas, kas pazīstamas kā saules vējš, mainīja graudu ķīmisko sastāvu, veidojot ūdens molekulas.
Šis atradums varētu atbildēt uz ilgstošu jautājumu par to, kur neparasti ar ūdeni bagātajai Zemei atradās okeāni, kas klāj 70 procentus no tās virsmas – daudz vairāk nekā jebkura cita akmeņaina planēta mūsu Saules sistēmā. Tas varētu arī palīdzēt nākotnes kosmosa misijām atrast ūdens avotus bezgaisa pasaulēs.
Planētu zinātnieki gadu desmitiem ir neizpratnē par Zemes okeānu avotu. Viena teorija liecina, ka varētu būt atnest viena veida ūdeni nesoša kosmosa ieži, kas pazīstama kā C tipa asteroīdi ūdens uz planētu veidošanās beigu stadijā pirms 4.6 miljardiem gadu.
Lai pārbaudītu šo teoriju, zinātnieki iepriekš ir analizējuši C tipa asteroīdu gabalu izotopu "pirkstu nospiedumus", kas nokrituši uz Zemi kā ar ūdeni bagāti oglekli saturoši hondrīta meteorīti. Ja ūdeņraža un deitērija attiecība meteorīta ūdenī atbilstu sauszemes ūdens attiecībai, zinātnieki varētu secināt, ka iespējamais avots ir C tipa meteorīti.
Rezultāti nebija tik skaidri. Lai gan dažu ar ūdeni bagātu meteorītu deitērija/ūdeņraža pirkstu nospiedumi patiešām sakrita ar Zemes ūdeni, daudzu to nedarīja. Vidēji šo meteorītu šķidrie pirkstu nospiedumi nesakrita ar ūdeni, kas atrodams Zemes mantijā un okeānos. Tā vietā Zemei ir atšķirīgs, nedaudz vieglāks izotopu pirkstu nospiedums.
Citiem vārdiem sakot, lai gan daļai Zemes ūdens ir jābūt no C tipa meteorītiem, veidojošajai Zemei ir jābūt saņēmušai ūdeni no vēl vismaz viena izotopiski gaismas avota, kas radies kaut kur citur Saules sistēmā.
Glāzgovas Universitātes vadītā komanda izmantoja visprogresīvāko analītisko procesu, ko sauc par atomu zondes tomogrāfiju, lai rūpīgi pārbaudītu paraugus no cita veida kosmosa iežu, kas pazīstami kā S-tipa asteroīdi, kas orbītā ir tuvāk saulei nekā C tipa asteroīdi. Viņu analizētie paraugi bija no asteroīda Itokawa, kurus savāca Japānas kosmosa zonde Hayabusa un atgriezās uz Zemes 2010. gadā.
Atomu zondes tomogrāfija ļāva komandai izmērīt graudu atomu struktūru pa vienam atomam un noteikt atsevišķas ūdens molekulas. Viņu atklājumi liecina, ka ievērojams ūdens daudzums radās tieši zem putekļu lieluma graudu virsmas no Itokawa kosmosa laika apstākļu ietekmē.
Agrīnā Saules sistēma bija ļoti putekļaina vieta, kas sniedza daudz iespēju ūdenim ražot zem kosmosa putekļu daļiņu virsmas. Šie ar ūdeni bagātie putekļi, pēc pētnieku domām, būtu nolijuši uz agrīno Zemi kopā ar C tipa asteroīdiem kā daļa no Zemes okeānu piegādes.
Dr Luke Daly no Glāzgovas Universitātes Ģeogrāfisko un Zemes zinātņu skolas ir raksta vadošais autors. Dr Deilijs teica: "Saules vēji ir galvenokārt ūdeņraža un hēlija jonu plūsmas, kas pastāvīgi plūst no Saules kosmosā. Kad šie ūdeņraža joni sasniedz bezgaisa virsmu, piemēram, asteroīdu vai kosmosa putekļu daļiņu, tie iekļūst dažus desmitus nanometru zem virsmas, kur tie var ietekmēt iežu ķīmisko sastāvu. Laika gaitā ūdeņraža jonu "kosmosa atmosfēras iedarbības" efekts var izspiest pietiekami daudz skābekļa atomu no materiāliem klintī, lai radītu H.2O – ūdens – ieslodzīts minerālos uz asteroīda.
“Būtiski, ka šis saules vēja iegūtais ūdens, ko ražo agrīnā Saules sistēma, ir izotopiski viegls. Tas pārliecinoši liek domāt, ka sīkgraudaini putekļi, ko satriec Saules vējš un pirms miljardiem gadu ievilka veidošanās Zemē, varētu būt planētas ūdens rezervuāra trūkums.
Prof. Fils Blends, izcilais Džona Kērtina universitātes Zemes un planētu zinātņu skolas profesors Kērtina Universitātē un darba līdzautors, sacīja: "Atomu zondes tomogrāfija ļauj mums neticami detalizēti apskatīt aptuveni pirmos 50 nanometrus no virsmas. putekļu graudu uz Itokawa, kas riņķo ap sauli 18 mēnešu ciklos. Tas ļāva mums redzēt, ka šajā kosmosa apmales fragmentā ir pietiekami daudz ūdens, kas, ja mēs to palielinātu, būtu aptuveni 20 litri uz katru kubikmetru akmens.
Līdzautore prof. Mišela Tompsone no Purdjū universitātes Zemes, atmosfēras un planētu zinātņu katedras piebilda: “Tas ir tāds mērījums, kas vienkārši nebūtu bijis iespējams bez šīs ievērojamās tehnoloģijas. Tas sniedz mums neparastu ieskatu par to, kā sīkas putekļu daļiņas, kas peld kosmosā, var palīdzēt mums līdzsvarot grāmatas par Zemes ūdens izotopu sastāvu un sniegt mums jaunas norādes, lai palīdzētu atrisināt tā izcelsmes noslēpumu.
Pētnieki ļoti rūpējās, lai nodrošinātu, ka viņu testēšanas rezultāti ir precīzi, veicot papildu eksperimentus ar citiem avotiem, lai pārbaudītu rezultātus.
Dr Deilijs piebilda: "Atomu zondes tomogrāfijas sistēma Kērtina universitātē ir pasaules klases, taču tā nekad nav bijusi pieradusi tādai ūdeņraža analīzei, kādu mēs šeit veicām. Mēs gribējām būt pārliecināti, ka rezultāti, ko mēs redzējām, ir precīzi. Es prezentēju mūsu provizoriskos rezultātus Mēness un planētu zinātnes konferencē 2018. gadā un jautāju, vai kāds no klātesošajiem kolēģiem palīdzētu mums apstiprināt mūsu atklājumus ar viņu pašu paraugiem. Mums par prieku palīdzēja kolēģi NASA Džonsona kosmosa centrā un Havaju universitātē Mānoa, Purdue, Virdžīnijas un Ziemeļarizonas universitātēs, kā arī Aidaho un Sandijas nacionālajās laboratorijās. Viņi mums iedeva līdzīgu minerālu paraugus, kas bija apstaroti ar hēliju un deitēriju, nevis ūdeņradi, un no šo materiālu atomzondes rezultātiem ātri kļuva skaidrs, ka tas, ko mēs redzam Itokavā, ir ārpuszemes izcelsmes.
"Kolēģi, kas piedāvāja savu atbalstu šajā pētījumā, patiešām ir sapņu komanda kosmosa laikapstākļiem, tāpēc mēs esam ļoti satraukti par iegūtajiem pierādījumiem. Tas varētu pavērt durvis daudz labākai izpratnei par to, kā izskatījās agrīnā Saules sistēma un kā veidojās Zeme un tās okeāni.
Profesors Džons Bredlijs no Havaju Universitātes Mānoā, Honolulu, darba līdzautors, piebilda: Vēl pirms desmit gadiem uzskats, ka saules vēja apstarošana ir saistīta ar ūdens izcelsmi Saules sistēmā. , kas daudz mazāk attiecas uz Zemes okeāniem, būtu izturēts skeptiski. Pirmo reizi parādot, ka tiek ražots ūdens in-situ uz asteroīda virsmas mūsu pētījums balstās uz uzkrājošo pierādījumu kopumu, ka saules vēja mijiedarbība ar skābekli bagātiem putekļu graudiem patiešām rada ūdeni.
"Tā kā putekļi, kas bija daudz visā Saules miglājā pirms planetezimālās akrecijas sākuma, neizbēgami tika apstaroti, ūdens, ko rada šis mehānisms, ir tieši saistīts ar ūdens izcelsmi planētu sistēmās un, iespējams, Zemes okeānu izotopu sastāvu."
Viņu aprēķini par to, cik daudz ūdens varētu būt kosmosa laikapstākļos pakļautajās virsmās, arī liecina par veidu, kā nākamie kosmosa pētnieki varētu nodrošināt ūdens krājumus pat uz šķietami sausākajām planētām.
Līdzautors, profesors Houps Iši no Havaju Universitātes Mānoā sacīja: "Viena no nākotnes cilvēka kosmosa izpētes problēmām ir tas, kā astronauti atradīs pietiekami daudz ūdens, lai viņus uzturētu dzīvus un paveiktu savus uzdevumus, neņemot to līdzi ceļojumā. .
"Mēs domājam, ka ir saprātīgi pieņemt, ka tas pats kosmosa laikapstākļu process, kas radīja ūdeni Itokavai, vienā vai otrā pakāpē būs noticis daudzās bezgaisa pasaulēs, piemēram, Mēness vai asteroīdā Vesta. Tas varētu nozīmēt, ka kosmosa pētnieki, iespējams, varēs apstrādāt svaigu ūdens krājumus tieši no putekļiem uz planētas virsmas. Ir aizraujoši domāt, ka procesi, kas veidoja planētas, varētu palīdzēt uzturēt cilvēku dzīvību, kad mēs sniedzamies ārpus Zemes.
Dr Deilijs piebilda: "NASA Artemis projekts paredz izveidot pastāvīgu bāzi uz Mēness. Ja Mēness virsmai ir līdzīgs ūdens rezervuārs, ko iegūst no saules vēja, ko šis pētījums atklāja Itokavā, tas būtu milzīgs un vērtīgs resurss, kas palīdzētu sasniegt šo mērķi.
Komandas dokuments ar nosaukumu "Saules vēja ieguldījums Zemes okeānos" tiek publicēts Dabas astronomija.
Pētnieki no Glāzgovas Universitātes, Kērtina universitātes, Sidnejas Universitātes, Oksfordas Universitātes, Havaju Universitātes Mānoā, Dabas vēstures muzeja, Idhas Nacionālās laboratorijas, Lockheed Martin, Sandijas Nacionālās laboratorijas, NASA Džonsona kosmosa centra, Darba tapšanā piedalījās Virdžīnijas Universitāte, Ziemeļarizonas universitāte un Purdjū universitāte.
