Meillä on komeettoja ja asteroideja kiittääkseni maapallon vedestä tutkijoiden laajimmin hallitun teorian mukaan. Mutta se ei ole niin leikattu ja kuivattu. Se on edelleen hieman mysteeri, ja uusi tutkimus osoittaa, että koko maapallon vettä ei toimitettu planeetallemme tällä tavalla.
Vety on maailmankaikkeuden runsain alkuaine, ja se on maan vettä ympäröivän kysymyksen keskipisteessä. Tätä uutta tutkimusta johti Peter Buseck, Regentsin professori Arizonan osavaltion yliopiston maapallon ja avaruustutkimuksen koulussa sekä molekyylitieteiden koulussa. Siinä kirjoittajat ehdottavat, että vety tuli ainakin osittain aurinko-sumusta, auringon muodostumisen jälkeen jäljelle jääneestä kaasu- ja pölypilvestä.
Ennen kuin tutustumme tämän uuden tutkimuksen yksityiskohtiin, on hyödyllistä tarkastella pitkäaikaista teoriaa, jonka se voi korvata.
Suurin osa tutkijoista uskoi pitkään komeetat- ja asteroidiversioita veden alkuperästä täällä maan päällä. Kaikki alkaa auringon muodostumisesta.
Kun aurinko muodostui molekyylipilvestä, se pyyhkäisi suurimman osan pilvimateriaalista, jättäen hiukan jäljelle kaikelle muulle: planeetoille, asteroideille ja komeetoille. Kun aurinko räjähti elämässä fuusioituneena, voimakas aurinkotuuli lähetti paljon vetyä sen ulkokerroksista eteenpäin, missä sisäiset kiviset planeetat - elohopea, Venus, maa ja Mars - ovat nykyään.
Tämä on kaasujättilaisten, ja mikä tärkeintä, komeetojen ja asteroidien valtakunta. Komeetat ovat jäisiä, kivisiä kappaleita, joiden ajatellaan sisältävän huomattavia määriä varhaisen aurinkojen tuhota sieltä vetyä ja myös asteroideja, vaikkakin vähäisemmässä määrin. Niistä tuli merkittävä vedyn varastosäiliö.
Maan muodostuessa se oli sula pallo, sen pinta pidettiin tässä tilassa toistuvassa törmäyksessä asteroidien kanssa. Toistaiseksi niin hyvä, koska varhainen aurinkokunta oli paljon kaoottisempi paikka kuin nyt. Kun asteroidit ja komeetat osuivat tähän kuumaan maahan, sen vesi ja vety keitettiin avaruuteen. Maapallon jäähtyessä ajan kuluessa komeetan ja asteroidin törmäyksissä syntyneen veden annettiin tiivistyä maan päälle eikä sitä saa kiehua avaruuteen. Vesi tarttui ympärilleen.
Todiste tästä on isotooppisuhteissa. Raskaan vetydeotoopin deuteriumin ja normaalin vedyn välinen suhde on kemiallinen merkki. Kahdessa vesisuunnassa, joissa on sama suhde, on oltava sama alkuperä, ajattelu menee. Ja Maan valtamereillä on sama suhde kuin vedessä asteroideissa.
Se on hyvin yksinkertaistettu versio laajasti vallitsevasta teoriasta, kuinka vesi pääsi maahan.
Mutta tutkijat ovat epäasiallisia, yrittäen aina ymmärtää asioita paremmin ja perusteellisemmin. He kysyivät ”vettä komeetat” -teoriasta ennen tämän uusimman tutkimuksen julkaisua.
Jotkut tutkijat tutkivat asiaa jo vuonna 2014 tarkastelemalla eri-ikäisiä meteoriitteja. (Meteoriitit ovat vain asteroideja, jotka ovat lyöneet maata.) Ensin he katsoivat ns. Hiilipitoisia chondrite-meteoriitteja. He ovat vanhimpia, joista tiedämme, ja he muodostuivat samaan aikaan kuin aurinko. Ne ovat maan pääasiallisia rakennuspalikoita.
Seuraavaksi he tutkivat meteoriitteja, jotka meidän mielestämme olivat peräisin suuresta asteroidista Vesta. Vesta muodostui samalle alueelle kuin maa, noin 14 miljoonaa vuotta aurinkokunnan syntymän jälkeen. Tämän vuoden 2014 tutkimuksen mukaan muinaiset meteoriitit muistuttivat aurinkokunnan koko massaa ja niissä on paljon vettä, joten niitä on pidetty laajalti maan veden lähteenä.
Tämän 2014 tutkimuksen mittaukset osoittivat, että näillä meteoriiteilla on sama kemia kuin maapallolla löydetyillä hiilipitoisilla chritriiteillä ja kivillä. He päättelivät, että hiilipitoiset chritriitit ovat todennäköisin yleinen veden lähde. Tuolloin Horst Marschall, yksi tutkimuksen kirjoittajista, sanoi: ”Tutkimus osoittaa, että maapallon vesi todennäköisesti akrytoi samanaikaisesti kallion kanssa. Planeetta muodostui märäksi planeettaan, jonka pinnalla oli vettä. ” Tutkimuksen takana ollut ryhmä myönsi, että osa vedestämme tuli törmäyksistä.
Mikä vie meidät tähän uuteen tutkimukseen, joka vahvistaa vuoden 2014 tutkimuksen päätelmiä.
Tämän uuden tutkimuksen kirjoittajat sanovat, että valtameret ja niiden isotooppisuhteet eivät välttämättä kerro koko tarinaa. "Se on hiukan sokea paikka yhteisössä", sanoi Steven Desch, astrofysiikan professori Arizonan osavaltion yliopiston Maan ja avaruustutkimuksen koulussa Arizonan Tempessa. "Kun ihmiset mittasivat [deuterium / vety] -suhdetta merivedessä ja he näkivät, että se on melko lähellä asteroideissa näkemäämme, oli aina helppo uskoa, että kaikki tuli asteroideista." Heitä on vaikea syyttää; se on aika vakuuttava todiste.
"Se on vähän sokea paikka yhteisössä." - Steven Desch, Maan ja avaruustutkimuksen koulu, ASU.
Desch ja muut tämän uuden tutkimuksen kirjoittajat viittaavat vuonna 2015 julkaistuun tutkimukseen, joka osoittaa, että Maan valtameret eivät ehkä edusta edustaa Maan ensisijaista vettä. Valtameret ovat voineet kiertää maanpinnan ja syvemmän vesisäiliön välillä. Tämä on saattanut muuttaa suhdetta ajan myötä, ja se voi tarkoittaa, että tämä syvempi vesi edustaa ainakin osaa Maan todellisesta alkeisvesistä. Ja että vesi on saattanut tulla suoraan aurinkosumusta, ei komeetta- tai asteroidi-iskujen kautta.
Tutkimuksessa kehitetään uusi teoreettinen malli maapallon muodostumisesta selittämään näitä eroja vedyn välillä Maan valtameressä ja ydinvaipan rajalla.
Tämä uusi malli näyttää suuret vedessä kirjautuneet asteroidit, jotka ovat muodostuneet planeetoiksi miljardeja vuosia sitten aurinko-nebulassa, joka pyörii auringon ympärillä. Nämä planeettaalkiat kärsivät peräkkäisestä törmäyksestä ja ne kasvoivat nopeasti. Lopulta he sanovat, että riittävän voimakas törmäys sulasi suurimman alkion pinnan magman valtamereksi. Tästä suurimmasta alkiosta tuli Maa.
Tällä suurella alkialla oli tarpeeksi painovoimaa pitääkseen kiinni ilmakehässä, ja se houkutteli kaasut, mukaan lukien vety, runsaskin, aurinkosumusta muodostamaan yhden. Auringonkeskuksen vety sisälsi vähemmän deuteriumia ja on kevyempi kuin asteroidinen vety. Se liukeni magman valtameren sulaan rauhaan maan päällä.
Vety vedettiin maan keskustaan prosessilla, jota kutsuttiin isotooppisella fraktioinnilla. Vety houkuttelee rautaa, ja rauta toimitti sen maan ytimeen. Deuterium, raskas vetyisotooppi, pysyi magmassa, joka jäähtyi muodostaen maan vaipan. Jatkuvat vaikutukset toivat maahan enemmän vettä ja massaa, kunnes se saavutti nykyisen massan.
Tämän uuden mallin avainkysymys on, että vety maan ytimessä on erilainen kuin vaipan ja valtamerten vety. Ydinvedessä on paljon vähemmän deuteriumia. Mutta mitä se kaikki tarkoittaa?
Uusi malli antoi kirjoittajille mahdollisuuden arvioida vesimäärät, jotka tulivat asteroidi-iskuista Maan kasvaessa ja kehittyessä, verrattuna siihen, kuinka paljon auringonkeskuksesta tuli maan muodostuessa. Heidän päätelmänsä? "Jokaista 100: aa maapallon veden molekyyliä kohti on yksi tai kaksi auringonkeskuksesta", kertoi Arizona State Universityn molekyylitieteiden ja maapallon ja avaruustutkimuksen koulujen apulaistutkija Jun Wu ja avustava kirjoittaja. tutkimus.
Tämä tutkimus on uusi näkökulma planeettojen muodostumiseen, kehitykseen ja siihen, kuinka varhainen elämä voisi kukoistaa nuorella planeetalla.
”Tämä malli viittaa siihen, että veden väistämätön muodostuminen tapahtuu todennäköisesti kaikilla riittävän suurilla kivisillä eksoplaneetoilla ekstrasolaarisissa järjestelmissä. Minusta tämä on erittäin jännittävää. ” - Jun Wu, ASU: n molekyylitieteiden ja maapallon ja avaruustutkimuksen koulu, avustava kirjoittaja.
Aiemmin ajattelimme, että ainoiden planeettojen, joilla voi olla elämää niillä, pitäisi olla aurinkojärjestelmässä, joka on runsaasti vettä kantavilla asteroideilla ja komeetoilla. Mutta niin ei ehkä ole. Muissa aurinkokunnan järjestelmissä kaikilla maapallon kaltaisilla planeetoilla ei ole pääsyä veteen ladattuihin asteroideihin. Uusi tutkimus viittaa siihen, että kaikki asuttavat eksoplaneetit ovat saattaneet vettä järjestelmäänsä olevasta aurinkosumusta. Maa piilottaa suurimman osan vedestään sisätiloissaan. Maapallon vaipessa on noin kaksi merta ja ytimessä 4 tai 5. Eksoplaneetat voivat olla samanlaisia.
"Tämä malli viittaa siihen, että veden väistämätön muodostuminen tapahtuu todennäköisesti kaikilla riittävän suurilla kivisillä eksoplaneetoilla ekstrasolaarisissa järjestelmissä", Wu sanoi. "Minusta tämä on erittäin jännittävää."
Tässä uudessa mallissa on kuitenkin yksi varoittava kohta, ja siihen sisältyy vedyn fraktiointi. Ei ole ymmärretty, kuinka deuterium-vety-suhde muuttuu, kun elementti liukenee rautaan, joka on tämän uuden mallin keskellä. Se oli arvioitava tässä uudessa tutkimuksessa.
Kaiken kaikkiaan uusi tutkimus sopii hyvin yhteen muun maan veden tutkimuksen kanssa. Kun vedyn fraktiointi on tehty lisää, uusi malli voidaan testata tiukemmin.
- AGU: n lehdistötiedote: “Tutkijat teoretisoivat maan alkuperäveden uuden alkuperätarinan”
- Tutkimuspaperi: ”Maapallon veden alkuperä: chondriittinen periytyminen plus tyhjiön kaasunpoisto ja vedyn varastointi ytimessä”
- Tutkimuspaperi: "Todisteet alkuperäisvedestä maan syvässä vaipassa"
- Tutkimuspaperi: “Veden varhainen imeytyminen sisäiseen aurinkokuntaan hiilipitoisesta chondriittimaisesta lähteestä”
- Wikipedia: Aurinkokunnan muodostuminen ja kehitys
- Wikipedia: 4 Vesta
