هل خرج الماء الأرضي من الضباب البدائي؟

تتناقض النظرية الجديدة ضد الكويكبات والمذنبات كجرافات الماء الوحيدة

Wasserplanet Erde: حيث حصل كوكبنا على مياهه مرة واحدة لا يزال غامضا ومثيرا للجدل. © ناسا
قراءة بصوت عال

المحيطات في قلب الأرض: في عمق الأرض ، يمكن أن يخزن كوكبنا كميات كبيرة من الماء والهيدروجين من السديم البدائي - عدة محيطات ممتلئة. لأنه وفقًا لنموذج جديد ، حصلت الأرض على مياهها ليس فقط من الكويكبات ، ولكن أيضًا من السحابة الشمسية الأصلية مباشرةً. ومع ذلك ، غرق هذا الهيدروجين الكوني في الغالب بالحديد في الوشاح واللب ، حيث لا يزال مرتبطًا اليوم ، كما يقول الباحثون.

كوكبنا كوكب مائي: ثلاثة أرباع سطحه مغطى بالمحيطات. لكن من أين تأتي هذه المياه؟ ظل باحثو الكواكب يفكرون ويناقشون هذا السؤال منذ عقود. وفقًا للنظرية الشعبية ، فإن تأثيرات الكويكبات والمذنبات على الأرض الفتية هي التي جلبت الكثير من الهيدروجين والماء للأرض.

التناقضات الغامضة

ومع ذلك: من المفارقات أن المذنبات الغنية بالمياه لا تنسجم مع الصورة. لأن التوقيع النظري لمياههم لا يتزامن مع محيطات الأرض ، كما كشف ، من بين قياسات أخرى للمركبة الفضائية روزيتا. بينما تحتوي المحيطات على حوالي 150 جزءًا في المليون من الهيدروجين الثقيل في شكل الديوتيريوم ، فإن ثلج المذنبات المائية مثل 67P / Churyumov-Gerasimenko يحتوي على ثلاثة أضعاف كمية الديوتيريوم.

يحتوي الجليد المائي على الكويكبات على كمية مماثلة من الديوتيريوم مثل المحيطات الأرضية - حوالي 140 إلى 150 جزءًا في المليون (جزء في المليون). ومع ذلك ، كما اكتشف الباحثون قبل بضع سنوات ، فإن المحيطات ليست هي الخزان الرئيسي الوحيد للمياه على كوكبنا: في الوشاح العميق ، تخزن الصخور ما لا يقل عن ضعف كمية المياه الموجودة في جميع المحيطات - ومحتواها من الديوتيريوم أقل بكثير من محتوى الكويكب.

هل قدمت المياه من السحابة البدائية أول لبنات بناء للمياه الأرضية؟ NASA

الطاقة الشمسية Urnebel كمصدر للمياه؟

وبعبارة أخرى ، لا يمكن للنظرية الحالية أن تشرح بالكامل ما حدث على الأرض الفتية آنذاك. يقول جون وو من جامعة ولاية أريزونا وزملاؤه "مصدر المياه على الأرض لا يزال لغزًا لم يتم حله". لقد طوروا الآن فرضية جديدة واختبروها في النموذج ، والتي بموجبها يمكن أن يأتي جزء على الأقل من مياه الأرض من السحابة الأصلية. عرض

يقول وو "إن سديم الطاقة الشمسية كان حتى الآن الأقل مراعاة في هذه المسألة ، على الرغم من أنه كان المستودع السائد للهيدروجين في النظام الشمسي المبكر". لكن المشكلة تكمن في أن كيمياء هذا الهيدروجين الشمسي لا تتناسب. لأنه يحتوي عادةً على حوالي 21 جزء في المليون فقط من الديوتيريوم ، وبالتالي فهو أقل من أن يوفر مياه المحيط. لكن وو وفريقه طوروا سيناريو يمكن أن يفسر هذا التناقض.

المراحل الأولى في سيناريو وو وفريقه ج. وو ، س. ديش / أسو

من محيط الصهارة إلى قلب الأرض

سيناريو الخاص بك يبدأ بالأرض البدائية المغطاة بالمحيط. من سحابة البدائية المحيطة ، جذب الكوكب الشاب الغازات ، التي شكلت أول جو من اليورانيوم غني بالهيدروجين. جزء من هذا الهيدروجين المذاب في الصخور المتوهجة ومتعلق بالحديد في الصهارة. في تكوين طبقات الأرض ، تم سحب جزء كبير من هذا الهيدروجين في قلب الأرض بالحديد المغرق.

ولكن العامل الحاسم هو أنه نظرًا لأن الديوتريوم له تقارب أقل للحديد من الهيدروجين العادي ، تم فصل النظائر. ونتيجة لذلك ، فإن المياه المتراكمة في قشرة الأرض تصلبًا تدريجيًا وفي عباءة الأرض مع الديوتيريوم. في الوقت نفسه ، جلبت الكويكبات والآثار الكوميدية المزيد من المياه إلى سطح الأرض ، وبدأت المحيطات في الظهور تدريجياً.

واحد من مئة جزيئات الماء

كم هو معقول هذا السيناريو ، اختبر وو وزملاؤه في نماذج المحاكاة. يوضح ستيفن ديش ، زميل وو ، "لقد حسبنا مقدار الهيدروجين الذي يمكن أن يذوب في الوشاح المنصهر ، وكم سيهبط في قلب الأرض". "ثم قارنا هذه القيم مع مستويات الديوتيريوم الفعلية من عينات الوشاح العميق".

النتيجة: بشكل عام ، ربما حصلت الأرض البدائية على ما يكفي من الهيدروجين لمدة سبعة إلى ثمانية محيطات من مصادر خارج كوكب الأرض. يقول وو: "معظمها يأتي فعليًا من الكويكبات ، ولكن ليس كل شيء. لتوضيح القيم ، يجب أن يأتي ما يصل إلى 0.5 أوقية من الهيدروجين من السديم الشمسي". من بين كل 100 جزيء من المياه الأرضية ، أصل واحد إلى جزيئين له أصل في السحابة الأصلية.

ومع ذلك ، فإن معظم هذه "Urwassers" مخفية عنا اليوم: "كوكبنا يخفي غالبية الهيدروجين في المناطق الداخلية: أي ما يعادل حوالي اثنين من المحيطات في عباءة عميقة ، أربعة إلى خمسة محيطات أخرى في قلب" ، يشرح وو. ما بقي أخيرا تشكل محيطاتنا.

وهذا يعني أيضا للكواكب الخارجية

ومع ذلك ، هذه ليست أكثر من نظرية أخرى. لكن وفقًا للباحثين ، يمكن لتحليلات الصخور المستقبلية التحقق من ذلك. لأنه لو كان قد تم ذوبان الغازات من الضباب الأصلي في محيط الصهارة الأرضية ، فبالإضافة إلى الهيدروجين والكربون ، فإن النيتروجين والغازات النبيلة ستقع مع العناصر الثقيلة في باطن الأرض. يقول وو: "يجب أن تترك هذه الغازات آثارًا للنظائر في كيمياء الصخور العميقة التي يمكننا الآن البحث عنها".

سيناريو جديد مثير للاهتمام فيما يتعلق الكواكب خارج المجموعة الشمسية. إذا تأكد ذلك ، فسوف يفسر كيف يمكن للكواكب الخارجية أن تأتي إلى الماء دون الكويكبات. يقول وو: "يشير نموذجنا إلى أن تكوُّن الماء سيحدث حتماً على أي كوكب صخري كبير بما فيه الكفاية". "أجد هذا مثيرًا جدًا." (مجلة الأبحاث الجيوفيزيائية: الكواكب ، 2018 ؛ دوي: 10.1029 / 2018JE005698)

(الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي ، 08.11.2018 - NPO)