Водата е от съществено значение за живота, но истинският й произход на Земята все още предизвиква дебати. Учените отдавна спорят дали идва от ледени комети, скалисти астероиди или и от двете. Всяка теория разказва различна история за това как Земята се е превърнала във воден свят.
Новите данни от далечната комета, известна като 67P/Чурюмов-Герасименко, подновяват интереса към идеята, че кометите може да са помогнали за доставянето на вода на Земята. Дебатът сега се фокусира върху водородните изотопи, намесата на космическия прах и ранната химия на Слънчевата система.
Една ключова улика се крие в съотношението на деутерий към водород - накратко D/H. Това съотношение помага да се проследи къде се е образувал даден обект в Слънчевата система. Работи като космически пръстов отпечатък.
Деутерият е по-тежка версия на водорода и се свързва по-лесно с кислорода в по-студените зони. Така че ледените тела, които са се образували далеч от Слънцето, обикновено показват по-високи D/H съотношения. Това прави съотношението маркер, който учените могат да използват, за да проследят пътя на водата.
Години наред специалистите сравняват тези съотношения в кометите и астероидите с водата, намираща се в океаните на Земята. Кометите от семейството на Юпитер, които вероятно са се образували отвъд Сатурн, показват вода със съотношение D/H, близко до земното. Това подкрепяше идеята, че кометите са били първоначалните доставчици на водата на нашата планета.
През 2014 г. европейският космически кораб Rosetta измери водата на кометата 67P и откри съотношението D/H три пъти по-високо от това на Земята. Откритието постави под въпрос предишни констатации и предизвика нови аргументи.
Катлийн Манд (Kathleen Mandt), планетарен учен от НАСА, и нейният екип използват усъвършенствани статистически инструменти, за да анализират повторно данните на 67P/Чурюмов-Герасименко. Тяхната работа е публикувана в Science Advances и разкрива нещо, което е било пренебрегнато досега.
Rosetta бе събрала своите данни в комата на кометата - облак от газ и прах, обгръщащ главата ѝ. Този прах се оказа проблемът. Той носи воден лед, богат на деутерий, което е изкривило показанията. Това означава, че по-ранните оценки на съотношението D/H може в крайна сметка да не дават точна представа.
Екипът на Манд анализира над 16 000 измервания на Rosetta, обхващащи цялата мисия. Те установяват, че съотношението D/H варира значително в рамките на комата и корелира с плътността на праха. Тази променливост предполага, че измерванията близо до Rosetta не винаги представят общия състав на кометата.
Докато частиците прах достигнат външната кома, тяхната обогатена с деутерий вода се разрежда и променя вътрешния воден състав на кометата.
Тези открития хвърлят светлина върху това как прахът влияе върху изотопните измервания. Когато комета се доближи до Слънцето, нейната повърхност се нагрява, отделяйки газ и прах. Молекулите на водата с деутерий се прилепват по-лесно към зърната прах. Тъй като тези зърна се движат в комата, те освобождават обогатена вода, временно променяйки съотношението D/H в локализирани региони.
Лабораторните експерименти показват, че прахът може да абсорбира HDO (вода, съдържаща деутерий), повишавайки съотношението D/H в околния лед.
Това изображение, направено от навигационната камера Rosetta на ESA, е направено от около 85.7 км от центъра на кометата 67P/Чурюмов-Герасименко на 14 март 2015 г. Кредит: ESA/Rosetta/NAVCAM
Екипът на Манд демонстрира как този процес може да се случи на 67P. Ледът по праховите зърна, подложен по време на сублимация, може да образува слоеве вода, обогатена с деутерий. Тъй като тези зърна влизат в комата, те освобождават обогатената вода, създавайки локализирани изотопни аномалии. С течение на времето, когато зърната прах изсъхват, съставът на комата ще отрази истинския воден подпис на кометата.
Това изследване има и по-широки последици за разбирането на ранната слънчева система. Преди формирането на Слънцето изключително ниските температури са позволили на летливите вещества да замръзнат върху зърна прах, образувайки ледове, богати на деутерий. Докато протослънчевата мъглявина се нагрява, водата се изпарява и се балансира с водорода.
Близо до Слънцето високите температури хомогенизират изотопните съотношения, но по-далеч по-ниските температури запазват обогатения деутерий в леда. Тези вариации в температурата и плътността на протослънчевата мъглявина оформят изотопното разнообразие, наблюдавано в комети, астероиди и планетарни тела днес.
Водата на Земята вероятно идва от комбинация от източници. Вулканичната дейност освобождава водни пари, които се кондензират в океаните. Въпреки това, значителна част от водата на Земята може да е пристигнала по време на период на интензивно бомбардиране от астероиди и комети преди около 4 милиарда години.
Опростен модел за обогатяване на D/H върху прахови зърна в контекста на праховия цикъл, наблюдаван на кометата 67P/CG. Кредит: Science
Докато астероидите отдавна се смятат за основни участници, изследването на Манд подновява интереса към ролята на кометите от семейството на Юпитер, особено 67P.
Други комети от семейството на Юпитер и комети от облака на Оорт показват различни D/H съотношения - някои близо до съотношението D/H на водата на Земята, докато други, като 67P, далеч от тези стойности.
Например кометата C/2014 Q2 Лавджой дава както земни, така и обогатени D/H съотношения в отделни измервания, което показва променливост в рамките на една комета. Подобни несъответствия са наблюдавани при хиперактивни комети, където допълнителните източници на производство на вода усложняват изотопния анализ.
Изучаването на променливостта в съотношенията D/H на кометите е от решаващо значение за тълкуването на формирането на слънчевата система. Чрез преразглеждане на предишни наблюдения и подобряване на бъдещи мисии, изследователите се стремят да прецизират своите модели на разпределение на водата. Манд подчертава важността на отчитането на ефектите от прах в бъдещи изследвания на комети, за да се постигнат по-точни резултати.
Измервания на водни изотопи в цялата слънчева система. Налични са няколко D/H измервания, включително хондрити (сиви), луни на Сатурн (циан и оранжеви), два транснептунови обекта(стоманеносини) и няколко комети от Облака на Оорт (синьо) и комети от семейството на Юпитер (сини с черен контур). Кредит: Science
Това изследване подчертава сложността на проследяването на водата на Земята до нейния произход. Комети като 67P, с техните уникални изотопни подписи и сложни взаимодействия прах-вода, съдържат жизненоважни улики. Те не само добавят информация за историята на Земята, но също така дават представа за процесите, които управляват обитаемостта на други светове.
Докато новите мисии изследват тези ледени реликви, историята на водата на Земята продължава да се разкрива.
Справка: Kathleen E. Mandt et al., A nearly terrestrial D/H for comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Sci. Adv. 10, eadp2191(2024). DOI: 10.1126/sciadv.adp2191
Източник: New discovery identifies the billion-year-old source of Earth’s water, The Brighter Side of News
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Полетът на Starliner до МКС през 2024 г. е бил много по-драматичен, отколкото знаем (видео)
dolivo
Загадка: Как са се озовали инструменти, подобни на неандерталските, в Източна Азия - разстоянието е континент?
dolivo
Варна става част от Световно космическо парти с кратки видеоклипове и техно груув парти
Имане Хелиф
Анусът може да е еволюирал от отвор, първо използван за отделяне на сперма