środa, 18 lipca 2012

Co na Ziemię przyniosły meteoryty?

Wiemy już ile jest wody na Ziemi, ale problem pojawienia się wody na Ziemi co pewien czas powraca na naukową wokandę. Do tej pory, za główne źródło wody uważano komety. Ostatnie badania wskazują jednak, że woda może pochodzić z meteorytów.

Słabością teorii wody z komet była niezgodność składu izotopowego pomiędzy wodą ziemską a wodorem uwięzionym w lodzie wodnym jądra komety. Tym tropem poszli badacze, którzy postanowili przeanalizować ilość ciężkiego izotopu wodoru (deuteru) w stosunku do zawartego w meteorytach z grupy meteorytów kamiennych tzw. chondrytów. Do analizy wzięto 86 próbek pochodzących z chondrytów węglistych.

Z dotychczasowych ustaleń wynika, że im dalej od Słońca tworzył się obiekt w Układzie Słonecznym, tym jest bogatszy w deuter. Okazało się, że analizowane chondryty zawierają znacznie mniej deuteru niż lód w kometach. Znaczy to mniej więcej tyle, że powstały znacznie bliżej Słońca niż komety. Nie jest to wielkie zaskoczenie, gdyż już od dawna podejrzewano, że większość meteorytów pochodzi z pasa planetoid, który rozciąga się pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza.
Kratery na Księżycu widoczne dzisiaj z Ziemi gołym okiem są efektem wielkiego bombardowania młodego Księżyca (po prawej) (rys. Timwether CC-BY-SA)
Co prawda, początki tworzenia się Ziemi i wody na niej sięgają ponad 4 miliardów lat wstecz, więc trudno wyobrazić nam sobie ówczesny Układ Słoneczny. Jednak chondryty węgliste powstały raczej bliżej niż dalej od Słońca, w pobliżu planet typu ziemskiego. Całość wydarzyła się w epoce zwanej wielkim bombardowaniem (ok. 4 mld lat temu), kiedy w młodym Układzie Słonecznym dochodziło do częstych kolizji planetzymali czy też protoplanet. Przez okres ok. 200 mln lat w Ziemię mogło uderzyć naprawdę sporo chondrytów, i to dużych rozmiarów, które dostarczyły mnóstwa składników lotnych. Oprócz wodoru przyniosły one na Ziemię także azot i węgiel, a być może także proste związki organiczne, które stały się zalążkiem życia. Alexander wraz zespołem (2012) twierdzą, że chondryty węgliste były głównym źródłem składników lotnych tworzącej się Ziemi (Alexander et al., 2012). 

Źródła:
C. M. O’D. Alexander, R. Bowden, M. L. Fogel, K. T. Howard, C. D. K. Herd, L. R. Nittler (2012). The Provenances of Asteroids, and Their Contributions to the Volatile Inventories of the Terrestrial Planets Science DOI: 10.1126/science.1223474

Fot. w nagłówku: Meteoryt węglisty NWA 3118 (zgład). Autor: Mario Müller (CC-BY-SA-3.0-DE)

3 komentarze:

Bardzo ciekawy artykuł! Nigdy nie zastanawiałam się nawet, skąd woda na Ziemi- przyjęłam po prostu, że była i jest i już :) A tu taka niespodzianka- woda przywędrowała w Kosmosu! :)

A powstanie wody na Ziemi z pierwiastków już tu występujących było badane?
Tak wiem - w pierwszych fazach tworzenia się Ziemi - mamy niesamowicie gorący obiekt, z którego po prostu wszystkie składniki lotne odparowują i uciekają w przestrzeń, zaś powstanie wody nawet w formie parowej wymaga ostudzenia do temperatury niższej niż temperatura pirolizy. Zatem zapewne gros wodoru faktycznie musi pochodzić z poza ziemi, podczas gdy tlen może pochodzić z rozpadu związków mineralnych.
Niemniej jednak, nie znalazłem w tekście źródłowym wzmianek czy badano ten wątek - a może tylko nazbyt pospiesznie przejrzałem tę notkę.

Poza tym niejasny jest dla mnie mechanizm "Z dotychczasowych ustaleń wynika, że im dalej od Słońca tworzył się obiekt w Układzie Słonecznym, tym jest bogatszy w deuter" - w sumie liczba atomowa deuteru jest praktycznie dwa razy większa niż protu, więc powinien on przeważać właśnie na wewnętrznych orbitach okołosłonecznych.

@Paulina: Dzięki! Można filozoficzne stwierdzić, że wszystko pochodzi z Kosmosu:)
@Makroman: Zastanawiano się już nad odparowaniem wody ze skał płaszcza ziemskiego. Nie do końca jednak skład izotopowy zgadzał się z wodą ziemską. Wiadomo z badań archaicznych serpentynitów z formacji Isua, że woda faktycznie była zubożona w deuter (co wspiera chondryty). Natomiast skład izotopowy tlenu się nie zmienił od archaiku, więc ze składników lotnych, o których wspominasz, w zasadzie tylko wodór ulatnia się w Kosmos. Pozostałe są trzymane w polu grawitacyjnym Ziemi co najmniej od 3.5 mld lat. Ziemia jest w takim fajnym położeniu (ekozona), ani za blisko Słońca, ani za daleko, a przy tym ma swoją masę i pole magnetyczne, więc trzyma atmosferę i większość składników lotnych przy sobie. Wodór też ma problemy, żeby się urwać z atmosfery - ucieka głównie w okolicach biegunów. A np. Mars pozbył się atmosfery, bo jest za mały, zaś Jowisz trzyma wszystko przy sobie, bo jest olbrzymem gazowym.

Prześlij komentarz

Szanowni Czytelnicy!
Zachęcam Was gorąco do komentowania wpisów na blogu i jednocześnie zachęcam równie gorąco do korzystania z tagów HTML, szczególnie przy wklejaniu linków do stron internetowych.

Oto kilka przykładów tagów HTML obsługiwanych przez bloggera:
link - a href=
wytłuszczenie - b
kursywa - i