V novom článku uverejnenom dnes v časopise Prírodná astronómia, tím vedcov z Veľkej Británie, Austrálie a Ameriky opisuje, ako nová analýza starovekého asteroidu naznačuje, že zrnká mimozemského prachu priniesli vodu na Zem, keď sa planéta formovala.
Voda v zrnách bola produkovaná o vesmírne zvetrávanie, proces, pri ktorom nabité častice zo Slnka známe ako slnečný vietor zmenili chemické zloženie zŕn, aby vytvorili molekuly vody.
Zistenie by mohlo odpovedať na dlhodobú otázku, odkiaľ má Zem nezvyčajne bohatá na vodu oceány, ktoré pokrývajú 70 percent jej povrchu – oveľa viac ako ktorákoľvek iná kamenná planéta v našej slnečnej sústave. Mohlo by to tiež pomôcť budúcim vesmírnym misiám nájsť zdroje vody na svetoch bez vzduchu.
Planetárni vedci si už desaťročia lámu hlavu nad zdrojom zemských oceánov. Jedna teória naznačuje, že mohol priniesť jeden typ vesmírnej horniny nesúcej vodu, známej ako asteroidy typu C vody na planétu v záverečných fázach svojho vzniku pred 4.6 miliardami rokov.
Na overenie tejto teórie vedci predtým analyzovali izotopový „odtlačok prsta“ kúskov asteroidov typu C, ktoré dopadli na Zem ako uhlíkaté chondritové meteority bohaté na vodu. Ak by pomer vodíka a deutéria vo vode meteoritu zodpovedal pomeru pozemskej vody, vedci by mohli dospieť k záveru, že pravdepodobným zdrojom boli meteority typu C.
Výsledky neboli až také jednoznačné. Zatiaľ čo odtlačky prstov niektorých meteoritov bohatých na vodu deutéria/vodíka sa skutočne zhodovali so zemskou vodou, mnohé nie. V priemere sa tekuté odtlačky prstov týchto meteoritov nezhodovali s vodou nachádzajúcou sa v zemskom plášti a oceánoch. Namiesto toho má Zem iný, o niečo svetlejší izotopový odtlačok prsta.
Inými slovami, zatiaľ čo časť zemskej vody musela pochádzať z meteoritov typu C, formujúca sa Zem musela dostať vodu z aspoň jedného ďalšieho zdroja izotopového svetla, ktorý pochádza niekde inde v Slnečnej sústave.
Tím pod vedením University of Glasgow použil špičkový analytický proces nazývaný tomografia atómovej sondy na preskúmanie vzoriek z iného typu vesmírnej horniny známej ako asteroid typu S, ktorý obieha bližšie k Slnku ako typ C. Vzorky, ktoré analyzovali, pochádzali z asteroidu s názvom Itokawa, ktorý zozbierala japonská vesmírna sonda Hayabusa a vrátila sa na Zem v roku 2010.
Atómová sondová tomografia umožnila tímu merať atómovú štruktúru zŕn po jednom atóme a detekovať jednotlivé molekuly vody. Ich zistenia ukazujú, že značné množstvo vody sa vyprodukovalo tesne pod povrchom prachových zŕn z Itokawy vesmírnym zvetrávaním.
Raná slnečná sústava bola veľmi prašné miesto, ktoré poskytovalo veľkú príležitosť na produkciu vody pod povrchom vesmírnych prachových častíc. Výskumníci naznačujú, že tento prach bohatý na vodu by pršal na ranú Zem spolu s asteroidmi typu C ako súčasť dodávky zemských oceánov.
Dr Luke Daly zo Školy geografických vied a vied o Zemi Glasgowskej univerzity je hlavným autorom článku. Dr Daly povedal: „Slnečné vetry sú prúdy prevažne vodíkových a héliových iónov, ktoré neustále prúdia zo Slnka von do vesmíru. Keď tieto vodíkové ióny zasiahnu povrch bez vzduchu ako asteroid alebo vesmírna prachová častica, preniknú niekoľko desiatok nanometrov pod povrch, kde môžu ovplyvniť chemické zloženie horniny. V priebehu času môže efekt „vesmírneho zvetrávania“ vodíkových iónov vytlačiť dostatok atómov kyslíka z materiálov v hornine na vytvorenie H2O – voda – zachytená v mineráloch na asteroide.
„Rozhodujúce je, že táto voda získaná zo slnečného vetra, ktorú vyprodukovala raná slnečná sústava, je izotopovo ľahká. To silne naznačuje, že jemnozrnný prach, unášaný slnečným vetrom a vtiahnutý do formujúcej sa Zeme pred miliardami rokov, by mohol byť zdrojom chýbajúcej zásobárne vody na planéte.
Prof. Phil Bland, významný profesor Johna Curtina na School of Earth and Planetary Sciences na Curtin University a spoluautor článku povedal: „Tomografia pomocou atómovej sondy nám umožňuje neuveriteľne podrobný pohľad do vnútra prvých približne 50 nanometrov povrchu. prachových zŕn na Itokawa, ktorá obieha okolo Slnka v 18-mesačných cykloch. Umožnilo nám to vidieť, že tento fragment zvetraného okraja obsahuje dostatok vody, ktorá, ak by sme ju zväčšili, by predstavovala asi 20 litrov na každý kubický meter horniny.
Spoluautorka prof. Michelle Thompson z Katedry zemských, atmosférických a planetárnych vied na Purdue University dodala: „Je to druh merania, ktorý by jednoducho nebol možný bez tejto pozoruhodnej technológie. Poskytuje nám mimoriadny pohľad na to, ako nám drobné prachové častice plávajúce vo vesmíre môžu pomôcť vyvážiť knihy o izotopovom zložení zemskej vody a poskytnúť nám nové stopy, ktoré nám pomôžu vyriešiť záhadu jej pôvodu.“
Výskumníci venovali veľkú pozornosť tomu, aby zabezpečili, že výsledky ich testovania boli presné, a vykonali ďalšie experimenty s inými zdrojmi na overenie ich výsledkov.
Dr Daly dodal: „Systém atómovej sondovej tomografie na Curtinovej univerzite je na svetovej úrovni, ale nikdy nebol zvyknutý na analýzu vodíka, ktorú sme tu robili. Chceli sme si byť istí, že výsledky, ktoré sme videli, boli presné. Prezentoval som naše predbežné výsledky na konferencii Lunar and Planetary Science v roku 2018 a spýtal som sa, či by nám niekto z prítomných kolegov pomohol overiť naše zistenia pomocou vlastných vzoriek. Na naše potešenie ponúkli pomoc kolegovia z Johnsonovho vesmírneho strediska NASA a Havajskej univerzity v Manoa, Purdue, Virginia a Severná Arizona, národné laboratóriá v Idahu a Sandii. Dali nám vzorky podobných minerálov ožiarených héliom a deutériom namiesto vodíka a z výsledkov atómovej sondy týchto materiálov bolo rýchlo jasné, že to, čo sme videli v Itokawe, bolo mimozemského pôvodu.
„Kolegovia, ktorí ponúkli svoju podporu tomuto výskumu, skutočne predstavujú tím snov pre vesmírne zvetrávanie, takže sme veľmi nadšení z dôkazov, ktoré sme zhromaždili. Mohlo by to otvoriť dvere k oveľa lepšiemu pochopeniu toho, ako vyzerala raná slnečná sústava a ako sa formovala Zem a jej oceány.
Profesor John Bradley z University of Hawai'i v Manoa, Honolulu, spoluautor článku, dodal: Ešte pred desiatimi rokmi bola predstava, že ožarovanie slnečným vetrom súvisí s pôvodom vody v slnečnej sústave. , oveľa menej relevantný pre pozemské oceány, by bol privítaný skepticky. Prvýkrát ukázať, že sa vyrába voda in-situ na povrchu asteroidu naša štúdia stavia na hromadiacom sa množstve dôkazov, že interakcia slnečného vetra s prachovými zrnami bohatými na kyslík skutočne produkuje vodu.
"Keďže prach, ktorý bol hojný v celej slnečnej hmlovine pred začiatkom planetesimálnej akrécie, bol nevyhnutne ožiarený, voda produkovaná týmto mechanizmom je priamo relevantná pre pôvod vody v planetárnych systémoch a možno aj pre izotopové zloženie zemských oceánov."
Ich odhady množstva vody, ktoré by mohli obsahovať povrchy zvetrané vo vesmíre, tiež naznačujú spôsob, akým by budúci vesmírni prieskumníci mohli vyrábať zásoby vody aj na tých zdanlivo suchých planétach.
Spoluautorka profesorky Hope Ishii z University of Hawai'i v Manoa povedala: „Jedným z problémov budúceho ľudského vesmírneho prieskumu je, ako astronauti nájdu dostatok vody na to, aby ich udržali nažive a splnili svoje úlohy bez toho, aby ju nosili so sebou na cestu. .
„Myslíme si, že je rozumné predpokladať, že rovnaký proces vesmírneho zvetrávania, ktorý vytvoril vodu na Itokawe, sa v tej či onej miere vyskytne na mnohých svetoch bez vzduchu, ako je Mesiac alebo asteroid Vesta. To by mohlo znamenať, že vesmírni prieskumníci môžu byť schopní spracovať čerstvé zásoby vody priamo z prachu na povrchu planéty. Je vzrušujúce pomyslieť si, že procesy, ktoré vytvorili planéty, by mohli pomôcť podporiť ľudský život, keď sa dostaneme za hranice Zeme.“
Dr Daly dodal: „Projekt Artemis od NASA má za cieľ vytvoriť stálu základňu na Mesiaci. Ak má mesačný povrch podobnú vodnú nádrž získanú slnečným vetrom, ktorý tento výskum objavil na Itokawe, predstavovalo by to obrovský a cenný zdroj na dosiahnutie tohto cieľa.“
Práca tímu s názvom „Príspevok slnečného vetra k oceánom Zeme“ je publikovaná v r. Prírodná astronómia.
Výskumníci z University of Glasgow, Curtin University, University of Sydney, University of Oxford, University of Hawai'i at Mānoa, Natural History Museum, Idha National Laboratory, Lockheed Martin, Sandia National Laboratories, NASA Johnson Space Center, Do článku prispeli University of Virginia, Northern Arizona University a Purdue University.
