Yeni bir teori, suyun dünyaya nasıl ilk geldiğini açıklıyor

Dünya ilk oluştuğunda, buz tutamayacak kadar sıcaktı. Bu, gezegenimizdeki tüm suyun dünya dışı kaynaklardan kaynaklanması gerektiği anlamına gelir. Eski karasal kayaların çalışmaları, güneşin oluşumundan 100 milyon yıl sonra yeryüzünde sıvı suyun var olduğunu – pratik olarak “hemen” astrofizik bir zaman ölçeğinde bulunduğunu göstermektedir. Şimdi 4,5 milyar yaşın üzerindeki bu su, Dünya’nın su döngüsü boyunca sürekli yenilendi.

Araştırma ekibim yakın zamanda yeni bir teori önerdi Suyun dünyaya nasıl ilk geldiğini açıklamak için. Makalemiz dergide yayınlandı Astronomi ve Astrofizik.

Yapımda milyarlarca yıl gizemli

Astrofizikçiler, onlarca yıldır genç gezegenimize suyun nasıl geldiği sorusuyla boğuşuyorlar. En eski hipotezlerden biri, Dünya’nın suyunun, yayılan gazın çoğunun su buharı olduğu volkanik patlamalar sırasında magma yoluyla salınan gezegenin oluşumunun doğrudan bir yan ürünü olduğunu öne sürdü.

Bununla birlikte, bu hipotez, Dünya’nın su bileşiminin analizini ve potansiyel rolünün keşfini takiben 1990’larda gelişti. Buzlu Kuyruklu Yıldızlardünya dışı bir kökene işaret ediyor. Güneş sisteminin uzak yerlerinde oluşan buz ve kaya karışımları olan kuyruklu yıldızlar bazen güneşe doğru atılır. Güneş tarafından ısıtıldığında, Dünya’dan görülebilen çarpıcı toz ve gaz kuyrukları geliştirirler. Mars ve Jüpiter arasındaki asteroit kuşağında bulunan asteroitler de Dünya suyunun potansiyel progenitörleri olarak önerildi.

Yeryüzüne düşen bu cisimlerin küçük parçaları – meteoritler yoluyla birleşik ve asteroit kayaları çalışması temel bilgiler verdi. Analiz ederek D/H oranı– Ağır hidrojen (deuterium) standart hidrojen -bilimcilere oranı, Dünya’nın suyunun geçmiş suyun izlerini taşıyan “karbonlu” asteroitlerinkiyle daha yakından eşleştiğini buldular. Bu, araştırmanın odağını bu asteroitlere doğru kaydırdı.

Son çalışmalar, bu su açısından zengin asteroitleri erken Dünya’nın kuru yüzeyine verebilecek göksel mekanizmaları tanımlamaya odaklanmıştır. Asteroit ve Kuiper kayışlarındaki büyük, buzlu bedenlerin – gezegenlerin “bozulmasını” açıklamak için çok sayıda teori ortaya çıktı. Bu senaryolar, bu nesneleri yerinden eden yerçekimi etkileşimlerini önermek ve onları dünyaya doğru hiring göndermektedir. Bu tür olaylar, güneş sisteminin çalkantılı bir geçmişini düşündüren karmaşık bir “yerçekimi bilardo” süreci gerektirecektir.

Gezegensel oluşumun önemli ayaklanmalar ve etkiler içerdiği açık olsa da, Dünya’nın su dağıtımının daha doğal ve daha az dramatik bir şekilde meydana gelmesi mümkündür.

Daha basit bir hipotez

Asteroidlerin, protoplantary disk olarak da bilinen oluşum kozalarından buzlu ortaya çıktıkları varsayımıyla başladım. Bu koza, gezegenlerin ve başlangıç ​​kayışlarının oluştuğu tozla dolu büyük, hidrojen açısından zengin bir disktir. Tüm yeni gezegen sistemini sarar. Bu koruyucu koza – birkaç milyon yıl sonra – dağıldıktan sonra asteroitler ısınır ve buzlarının erimesine veya daha hassas bir şekilde süblimleşmesine neden olur. Basıncın neredeyse sıfır olduğu uzayda, su bu işlemden sonra buhar formunda kalır.

Daha sonra güneşin yörüngesinde asteroit kuşağına bir su buharı diski üst üste bindirilir. Buz süblimleştikçe, disk karmaşık dinamik işlemler nedeniyle güneşe doğru yayılan buharla doldurulur. Yol boyunca, bu buhar diski iç gezegenlerle karşılaşır ve onları bir tür “banyo” a daldırır. Bir bakıma, karasal gezegenleri “sulara” disk: Mars, Dünya, Venüs ve Merkür. Bu su yakalamasının çoğu, güneşin oluşumundan 20 ila 30 milyon yıl sonra, güneşin parlaklığının kısa bir süre boyunca dramatik bir şekilde arttığı ve asteroitlerin gazibe oranını arttırdığı bir dönemde meydana geldi.

Su, bir gezegenin yerçekimi çekimi ile yakalandıktan sonra, birçok işlem meydana gelebilir. Bununla birlikte, Dünya’da koruyucu bir mekanizma, toplam su kütlesinin yakalama döneminin sonundan bugüne kadar nispeten sabit kalmasını sağlar. Su atmosfere çok yükselirse, bulutlara yoğunlaşır, bu da nihayetinde su döngüsü olarak bilinen bir süreç olarak yüzeye döner.

Dünyadaki hem geçmiş hem de şimdiki su miktarları iyi belgelenmiştir. Orijinal asteroit kuşağından buzun gazı ile başlayan modelimiz, okyanuslar, nehirler ve göller oluşturmak için gereken su miktarını ve hatta Dünya’nın mantosunun derinliklerine gömülü olan suyu başarılı bir şekilde açıklar. Okyanuslardaki suların D/H oranının kesin ölçümleri de modelimizle hizalanır. Dahası, model geçmişte diğer gezegenlerde ve hatta ayda bulunan su miktarlarını açıklar.

Bu yeni teoriye nasıl geldiğimi merak edebilirsiniz. Son gözlemlerden, özellikle Şili’de bulunan 60’tan fazla antenden oluşan bir radyo teleskop dizisi olan Alma ile yapılanlar, deniz seviyesinden beş kilometre yükseklikte bir platodan kaynaklanmaktadır. Kuiper kayışına benzer kayışlara sahip ekstrasolar sistemlerin gözlemleri, bu kayışlardaki gezegenlerin karbon monoksit (CO) yüceltildiğini ortaya koymaktadır. Asteroit kayışı gibi yıldızlarına yakın kayışlar için CO mevcut olamayacak kadar uçucudur ve suyun salınması daha olasıdır.

Modeli oluşturmak

Bu bulgulardan teori için ilk fikir şekillenmeye başladı. Ayrıca, ilk su buharı diskinin oluşumuna katkıda bulunanlara benzer asteroitleri araştıran Hayabusa 2 ve Osiris-Rex görevlerinden yapılan son veriler, anahtar onay verdi.

Bu görevler, yer tabanlı teleskoplardan uzun süredir devam eden gözlemlerle birlikte, sadece su ile temas yoluyla oluşabilen bu asteroitler-mineraller üzerinde önemli miktarda hidratlı mineral ortaya çıkardı. Bu, çoğu zaman buzlarını kaybetmiş olsa da (Ceres gibi daha büyük cisimler hariç), bu asteroitlerin başlangıçta buzlu olduğu öncülünü desteklemektedir.

Modelin temelini oluştururken, bir sonraki adım, buzun gazı, su buharının dağılmasını ve nihai olarak gezegenler tarafından yakalanmasını izlemek için sayısal bir simülasyon geliştirmekti. Bu simülasyonlar sırasında, modelin Dünya’nın su kaynağını açıklayabileceği hızla anlaşıldı. Mars ve diğer karasal gezegenler için geçmiş su miktarları hakkında ek araştırmalar, modelin onlara uygulanabilirliğini de doğruladı. Her şey uygun ve sonuçlar yayına hazırdı.

Araştırmacılar olarak, çalışan ve her şeyi açıklayan bir model tasarlamak yeterli değildir. Teori daha büyük ölçekte test edilmelidir. Karasal gezegenleri “sulandıran” ilk su buharı diskini tespit etmek artık imkansız olsa da, bu tür su buharı disklerinin mevcut olup olmadığını görmek için genç asteroit kayışlarıyla ekstrasolar sistemlere bakabiliriz. Hesaplamalarımıza göre, bu diskler, zayıf olsa da, ALMA ile tespit edilebilir olmalıdır. Ekibimiz, bunların kanıtı için belirli sistemleri araştırmak için ALMA’ya zaman ayırdı.

Dünyanın suyunun kökenlerini anlamak için yeni bir çağın başlangıcında olabiliriz.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır. Konuşma Creative Commons lisansı altında. Oku orijinal makale.