Woda w naszych oceanach jest starsza od Ziemi. Nowe badanie pokazuje, że H2O było tu przed naszą planetą
To, skąd wzięła się woda na Ziemi, jest jedną z wielkich zagadek astronomii. Większość badaczy jest zdania, że została tu przytransportowana przez komety i asteroidy zderzające się z naszą planetą. Ale najnowsze badanie pokazuje, że większość wody mogła tu być, zanim jeszcze uformowała się Ziemia.
Oceany na Ziemi zawierają około 1,37×1021 kg wody. (sekstylion trzysta siedemdziesiąt trylionów kilogramów). Jeziora, rzeki, lód, wody gruntowe i para wodna to kolejne 5,0×1020 kg, czyli pięćset trylionów kilogramów. Cała ta woda pokrywa około 70 proc. powierzchni Ziemi. Kilka księżyców w naszym Układzie Słonecznym ma podpowierzchniowe oceany, ale wśród planet Ziemia jest wyjątkowa. Bez wody oczywiście nie byłoby na Ziemi ani życia, ani nas. Ale jej źródło jest wciąż tajemnicą.
Ziemia powstała z dysku protoplanetarnego, materiału wirującego wokół Słońca po tym, jak stało się ono gwiazdą. Ziemia uformowała się blisko Słońca, gdzie temperatury były stosunkowo wysokie, więc woda na Ziemi nie powstała w tym samym czasie, co planeta.
Dalej od Słońca istniały jednak warunki, by woda kondensowała się, i tworzyła lodowce na asteroidach czy kometach. Stąd też mnóstwo uczonych sądzi, że większość zawartej w oceanach wody przybyła na Ziemię wraz z bombardującymi naszą planetę kosmicznymi pociskami. Miliony uderzeń miały dostarczyć nam zapasy wody wystarczające na miliardy lat.
Ziemia traci blask. Niepokojące odkrycie astronomówAle tu pojawia się problem. Badania wody zawartej w asteroidach wykazały, że nie jest ona taka sama, jak woda na Ziemi. Różni się tak zwanym składem izotopowym. To może sugerować, że za powstanie mórz i jezior odpowiadał inny mechanizm.
Tajemnica izotopów
Aby zrozumieć pochodzenie wody na Ziemi, naukowcy badają nie tylko H2O znajdujące się na Ziemi, ale też ślady wody w całym Układzie Słonecznym. Także w meteorytach, zawierających pozostałości z dzieciństwa Układu Słonecznego. W ramach nowych badań naukowcy opracowali nowatorską technikę określania składu izotopowego wody w najstarszych meteorytach, jakie kiedykolwiek znaleziono.
Skład izotopowy oznacza proporcje, w jakich w wodzie występują rozmaite odmiany atomów wodoru. Naukowcy od początku XX wieku wiedzą, że nie wszystkie atomy danego pierwiastka są identyczne: mogą różnić się ilością neutronów w jądrze atomowym. W przypadku stanowiącego główny składnik wody wodoru znamy trzy naturalnie występujące wodory: 1H, 2H i 3H, z czego tylko dwa pierwsze są stabilne. Są nazywane protem, deuterem i trytem. Woda zawiera różne ilości tych izotopów - w większości protu i deuteru. Woda, w której pojawiają się atomy deuteru, jest stosunkowo rzadka: to tzw. "ciężka woda", wykorzystywana czasem w energetyce jądrowej.
Znamy dokładnie stosunek protu do deuteru w wodzie na Ziemi. To odcisk palca, dzięki któremu naukowcy mogą porównywać ziemską wodę z wodą pochodzącą z innych źródeł.
Francuscy naukowcy z Sorbony i ośrodków badań nad energią jądrową postanowili sprawdzić, jak woda w Układzie Słonecznym zmieniała się wraz z jego historią. Prześledzili ślad izotopowego składu wody aż do początków Układu Słonecznego. Zrobili to, analizując jeden z najstarszych meteorytów, jakie kiedykolwiek znaleziono.
Woda z gwiazd
Ich dane pokazują, że historia wody jest zaskakująco burzliwa. Ustalili, że w ciągu pierwszych 200 tys. lat istnienia naszego Układu Słonecznego, jeszcze przed uformowaniem się najwcześniejszych zarodków planetarnych, istniały już dwa wielkie "zbiorniki" wodoru stanowiące źródło całej wody w naszym Układzie Słonecznym.
Oceany w 2021 r. były najcieplejsze w historii pomiarówJeden z tych zbiorników składał się z gazu słonecznego, tego samego, z którego powstała cała materia tworząca planety, księżyce i asteroidy. Jego struktura izotopowa jest taka, jak ta znana z innych ciał niebieskich, czyli bardzo uboga w deuter, bardziej, niż woda na Ziemi. Drugi "zbiornik" jest ciekawszy. Powstał z wyniku napływu cząsteczek z gazu międzygwiezdnego do naszego Układu Słonecznego, który napłynął tu przed pojawieniem się pierwszych planet. Ten "zbiornik" zawierał nie tylko wodór w postaci gazowej, ale także cząsteczki wody powstałej w ekstremalnie niskich temperaturach panujących między gwiazdami. Ten z kolei zawierał o wiele więcej deuteru, niż nasze morza.
"Sądzimy, że dysk protoplanetarny, w którym powstały planety, wzbogacił się o międzygwiezdną wodę" - stwierdził autor badania, Jerome Aleon z Sorbony, w rozmowie z portalem Live Science. "Nadmiar wody spowodował powstanie gazu, który wywołał reakcje tworzące minerały mające bardzo podobny do ziemskiego skład izotopowy, pośredni między tym z obu zbiorników. Nasza woda w praktyce powstała dzięki masowemu napływowi wody międzygwiezdnej do gorących, wewnętrznych części Układu Słonecznego. Woda była tutaj zanim jeszcze zaczęła formować się Ziemia".
Co oznacza, że jesteśmy o wiele bliżej gwiazd, niż sądziliśmy. Każdą kropla wody w rzekach czy oceanach zawdzięczamy przybyszom z przestrzeni międzygwiezdnej.
