Meteorlar Dünya’ya geliyorlar ve atmosferi delip geçiyorlar. Kredi: 3Drender için NASA-dünya haritası tarafından döşenmiş bu görüntünün unsurları; nezaket Glasgow Üniversitesi
Uluslararası bir bilim adamları ekibi, olası bir suçluya, Güneş’e işaret eden ikna edici yeni kanıtları ortaya çıkardıktan sonra, Dünya’nın suyunun kökenleri hakkında önemli bir gizemi çözmüş olabilir.
Dergide yakın zamanda yayınlanan bir makalede Doğa Astronomiİngiltere, Avustralya ve Amerika’dan bir araştırma ekibi, eski bir asteroidin yeni analizinin, dünya dışı toz tanelerinin gezegen oluşurken Dünya’ya su taşıdığını nasıl gösterdiğini anlatıyor.
Tanelerdeki su, güneş rüzgarı olarak bilinen Güneş’ten gelen yüklü parçacıkların su molekülleri üretmek için tanelerin kimyasal bileşimini değiştirdiği bir süreç olan uzay aşınması tarafından üretildi.
Bulgu, alışılmadık derecede su zengini Dünya’nın yüzeyinin yüzde 70’ini kaplayan okyanusları nereden aldığına dair uzun süredir devam eden soruyu yanıtlayabilir – Güneş Sistemimizdeki diğer kayalık gezegenlerden çok daha fazla. Ayrıca gelecekteki uzay görevlerinin havasız dünyalarda su kaynakları bulmasına yardımcı olabilir.
Gezegen bilimciler, Dünya okyanuslarının kaynağı konusunda onlarca yıldır kafa karıştırıyorlar. Bir teori, C tipi asteroitler olarak bilinen bir tür su taşıyan uzay kayasının, 4.6 milyar yıl önce oluşumunun son aşamalarında gezegene su getirmiş olabileceğini öne sürüyor.
Bu teoriyi test etmek için bilim adamları daha önce, su bakımından zengin karbonlu kondrit meteoritleri olarak Dünya’ya düşen C-tipi asteroit parçalarının izotopik ‘parmak izini’ analiz ettiler. Göktaşı suyundaki hidrojen ve döteryum oranı karasal su ile eşleşirse, bilim adamları C tipi göktaşlarının muhtemel kaynak olduğu sonucuna varabilirlerdi.
Sonuçlar o kadar net değildi. Bazı su zengini meteorların döteryum/hidrojen parmak izleri Dünya’nın suyuyla gerçekten eşleşirken, çoğu eşleşmedi. Ortalama olarak, bu meteorların sıvı parmak izleri, Dünya’nın mantosunda ve okyanuslarında bulunan su ile aynı hizada değildi. Bunun yerine, Dünya’nın farklı, biraz daha hafif izotopik bir parmak izi vardır.
Başka bir deyişle, Dünya’nın suyunun bir kısmı C-tipi göktaşlarından gelmiş olsa da, meydana gelen Dünya, Güneş Sisteminde başka bir yerden kaynaklanan en az bir izotopik ışık kaynağından su almış olmalıdır.
bu Glasgow Üniversitesiliderliğindeki ekip, adı verilen son teknoloji bir analitik süreç kullandı. atom Güneşe C-tiplerinden daha yakın yörüngede dönen S-tipi asteroit olarak bilinen farklı bir uzay kaya türünden numuneleri incelemek için sonda tomografisi. Analiz ettikleri örnekler, Japon uzay sondası Hayabusa tarafından toplanan ve 2010 yılında Dünya’ya dönen Itokawa adlı bir asteroidden geldi.
Itokawa asteroitinde tozdan su molekülleri yaratan güneş rüzgarını (+) gösteren grafik. Kredi: Glasgow Üniversitesi
Atom prob tomografisi, ekibin her seferinde bir atom olan tanelerin atomik yapısını ölçmesini ve tek tek su moleküllerini tespit etmesini sağladı. Bulguları, Itokawa’dan gelen toz büyüklüğündeki tanelerin yüzeyinin hemen altında, uzay aşınmasıyla önemli miktarda su üretildiğini gösteriyor.
Erken güneş sistemi çok tozlu bir yerdi ve uzayda taşınan toz parçacıklarının yüzeyinin altında üretilmesi için çok fazla fırsat suyu sağlıyordu. Araştırmacılar, bu su bakımından zengin tozun, Dünya okyanuslarının teslimatının bir parçası olarak C-tipi asteroitlerin yanı sıra erken Dünya’ya yağmur yağacağını öne sürüyorlar.
Glasgow Üniversitesi Coğrafya ve Yer Bilimleri Okulu’ndan Dr. Luke Daly, makalenin baş yazarıdır. Dr. Daly şunları söyledi: “Güneş rüzgarları, Güneş’ten sürekli olarak uzaya akan çoğunlukla hidrojen ve helyum iyonlarından oluşan akışlardır. Bu hidrojen iyonları, bir asteroit veya uzayda taşınan bir toz parçacığı gibi havasız bir yüzeye çarptığında, yüzeyin birkaç on nanometre altına nüfuz ederler ve burada kayanın kimyasal bileşimini etkileyebilirler. Zamanla, hidrojen iyonlarının ‘uzay aşındırması’ etkisi, kayadaki malzemelerden yeterli oksijen atomu çıkararak asteroit üzerindeki mineraller içinde hapsolmuş H2O – su – oluşturabilir.
“Önemli bir şekilde, erken güneş sistemi tarafından üretilen bu güneş rüzgarından türetilen su, izotopik olarak hafiftir. Bu, güneş rüzgarıyla savrulan ve milyarlarca yıl önce oluşan Dünya’ya çekilen ince taneli tozun, gezegenin eksik su rezervuarının kaynağı olabileceğini kuvvetle gösteriyor.”
Itokawa’nın meraklı, değişken arazisi ve çarpma kraterlerinin olmaması, onun bir moloz yığını asteroidi olduğunu gösteriyor. Kredi bilgileri: JAXA
Curtin Üniversitesi Dünya ve Gezegen Bilimleri Okulu’nda John Curtin Seçkin Profesörü ve makalenin ortak yazarı olan Prof. Phil Bland, “Atom prob tomografisi, yüzeyin ilk 50 nanometresinin içine inanılmaz derecede ayrıntılı bir bakış atmamızı sağlıyor. 18 aylık döngülerde güneşin etrafında dönen Itokawa’daki toz taneleri. Uzayla yıpranmış çemberin bu parçasının yeterince su içerdiğini görmemizi sağladı ki, eğer onu büyütürsek, her bir metreküp kaya için yaklaşık 20 litre olacak.”
Purdue Üniversitesi Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nden ortak yazar Prof. Michelle Thompson şunları ekledi: “Bu olağanüstü teknoloji olmadan mümkün olmayacak türden bir ölçüm. Uzayda yüzen küçük toz parçacıklarının, Dünya suyunun izotopik bileşimi hakkındaki kitapları dengelememize nasıl yardımcı olabileceğine dair olağanüstü bir fikir veriyor ve bize, kökenlerinin gizemini çözmemize yardımcı olacak yeni ipuçları veriyor.”
Araştırmacılar, test sonuçlarının doğru olduğundan emin olmak için büyük özen gösterdiler ve sonuçlarını doğrulamak için diğer kaynaklarla ek deneyler yaptılar.
Dr. Daly şunları ekledi: “Curtin Üniversitesi’ndeki atom sondalı tomografi sistemi birinci sınıf, ancak burada üstlendiğimiz hidrojen analizi türünde hiç kullanılmamıştı. Gördüğümüz sonuçların doğru olduğundan emin olmak istedik. 2018’deki Ay ve Gezegen Bilimi konferansında ön sonuçlarımızı sundum ve katılan herhangi bir meslektaşımızın bulgularımızı kendi örnekleriyle doğrulamamıza yardımcı olup olmayacağını sordum. Memnuniyetle, meslektaşlarımız NASA Johnson Uzay Merkezi ve Manoa, Purdue, Virginia’daki Hawaii Üniversitesi ve Kuzey Arizona Üniversiteleri, Idaho ve Sandia ulusal laboratuvarlarının tümü yardım teklifinde bulundu. Bize hidrojen yerine helyum ve döteryum ile ışınlanmış benzer minerallerin örneklerini verdiler ve bu malzemelerin atom araştırma sonuçlarından Itokawa’da gördüğümüz şeyin dünya dışı kökenli olduğu çabucak anlaşıldı.
“Bu araştırmaya desteklerini sunan meslektaşlarımız uzayda ayrışma konusunda gerçekten bir rüya takımı oluşturuyor, bu yüzden topladığımız kanıtlar bizi çok heyecanlandırıyor. Erken Güneş Sisteminin neye benzediğini ve Dünya ile okyanuslarının nasıl oluştuğunu çok daha iyi anlamanın kapısını açabilir.”
Makalenin ortak yazarlarından Honolulu, Manoa’daki Hawaii Üniversitesi’nden Profesör John Bradley şunları ekledi: On yıl kadar yakın bir süre önce, güneş rüzgarı radyasyonunun güneş sistemindeki suyun kökeni ile ilgili olduğu fikri Dünya okyanuslarıyla çok daha az alakalı olsa bile şüpheyle karşılanırdı. Çalışmamız, bir asteroidin yüzeyinde suyun yerinde üretildiğini ilk kez göstererek, güneş rüzgarının oksijen açısından zengin toz tanecikleri ile etkileşiminin gerçekten de su ürettiğine dair biriken kanıtlara dayanıyor.
“Gezegenimsi oluşumların başlangıcından önce güneş nebulası boyunca bol miktarda bulunan toz kaçınılmaz olarak ışınlandığından, bu mekanizma tarafından üretilen su, gezegen sistemlerindeki suyun kökeni ve muhtemelen Dünya okyanuslarının izotopik bileşimi ile doğrudan ilgilidir.”
Uzayla yıpranmış yüzeylerde ne kadar su bulunabileceğine dair tahminleri, gelecekteki uzay kaşiflerinin en kurak gezegenlerde bile su kaynakları üretebilecekleri bir yol önermektedir.
Manoa’daki Hawaii Üniversitesi’nden yardımcı yazar Profesör Hope Ishii şunları söyledi: “Gelecekteki insan uzay araştırmalarının sorunlarından biri, astronotların onları hayatta tutmak için yeterli suyu nasıl bulacakları ve yolculuklarında yanlarında taşımadan görevlerini nasıl gerçekleştirecekleri. .
“Itokawa’daki suyu yaratan aynı uzay ayrışma sürecinin, Ay veya asteroit Vesta gibi birçok havasız dünyada bir dereceye kadar meydana geleceğini varsaymanın makul olduğunu düşünüyoruz. Bu, uzay kaşiflerinin doğrudan gezegenin yüzeyindeki tozdan taze su kaynaklarını işleyebilecekleri anlamına gelebilir. Gezegenleri oluşturan süreçlerin, biz Dünya’nın ötesine uzanırken insan yaşamını desteklemeye yardımcı olabileceğini düşünmek heyecan verici.”
Dr. Daly şunları ekledi: “NASA’nın Artemis projesi Ay’da kalıcı bir üs kurmak için yola çıkıyor. Ay yüzeyi, Itokawa’da ortaya çıkarılan bu araştırma güneş rüzgarından kaynaklanan benzer bir su deposuna sahipse, bu amaca ulaşmada yardımcı olacak muazzam ve değerli bir kaynağı temsil eder.
Takımın ‘Güneş Rüzgarının Dünya Okyanuslarına Katkısı’ başlıklı makalesi yayınlandı. Doğa Astronomi.
Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için bkz. Dünya Suyunun Kökenlerinin Gizemi: Güneş Şaşırtıcı Bir Olası Kaynaktır.
Referans: Luke Daly, Martin R. Lee, Lydia J. Hallis, Hope A. Ishii, John P. Bradley, Phillip tarafından “Güneş rüzgarının Dünya okyanuslarına katkıları”. A. Bland, David W. Saxey, Denis Fougerouse, William DA Rickard, Lucy V. Forman, Nicholas E. Timms, Fred Jourdan, Steven M. Reddy, Tobias Salge, Zakaria Quadir, Evangelos Christou, Morgan A. Cox, Jeffrey A Aguiar, Khalid Hattar, Anthony Monterrosa, Lindsay P. Keller, Roy Christoffersen, Catherine A. Dukes, Mark J. Loeffler ve Michelle S. Thompson, 29 Kasım 2021, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-021-01487-w
Glasgow Üniversitesi, Curtin Üniversitesi, Sidney Üniversitesi’nden araştırmacılar, Oxford ÜniversitesiManoa’daki Hawaii Üniversitesi, Doğa Tarihi Müzesi, Idha Ulusal Laboratuvarı, Lockheed Martin, Sandia Ulusal Laboratuvarları, NASA Johnson Uzay Merkezi, Virginia Üniversitesi, Kuzey Arizona Üniversitesi ve Purdue Üniversitesi makaleye katkıda bulundu.
Araştırma, UKRI’nin bir parçası olan Bilim ve Teknoloji Finansman Konseyi’nden sağlanan fonlarla desteklenmiştir; Jeoloji için İskoç İttifakı; Çevre ve Toplum (SAGES); Birleşik Arap Emirlikleri (BAE) Tohum Hibesi; Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA); Bilim ve Sanayi Bağış Fonu (Bilim ve Sanayi Bağış Fonu); Avustralya Araştırma Konseyi Keşfi Erken Kariyer Araştırmacı Ödülü (ARC DECRA) DE190101307; Avustralya Araştırma Konseyi LIEF programı (ARC LE130100053); DOE | LDRD | Idaho Ulusal Laboratuvarı (Idaho Ulusal Laboratuvarı) DOE | Ulusal Nükleer Güvenlik İdaresi (NNSA)