زمین از کی آب دارد؟

منشا آب در زمین همیشه یک راز بوده است. فرضیه‌ها و نظریه‌های مختلفی وجود دارد که توضیح می‌دهد چگونه آب به اینجا رسیده است و شواهد زیادی از آنها حمایت می‌کند. اما آب در همه جا در قرص‌های پیش سیاره‌ای وجود دارد و منشا آن ممکن است چندان مرموز نباشد.

کد خبر: ۶۸۹۵۱۹

۲۹ آذر ۱۴۰۱

به گزارش ساینس‌آلرت، یک مقاله پژوهشی نشان می‌دهد که سایر منظومه‌های خورشیدی جوان آب فراوانی دارند. در منظومه‌های شمسی مانند منظومه ما، با رشد ستاره‌های جوان و شکل‌گیری سیارات، آب نیز وجود دارد. شواهدی در محتوای آب سنگین زمین وجود دارد که نشان می‌دهد آب سیاره‌ی ما ۴.۵ میلیارد سال قدمت دارد.

به گزارش اقتصاد آنلاین به نقل از ایسنا، این مقاله «ما آب ۴.۵ میلیارد ساله می‌نوشیم» نام دارد و نویسندگان آن سیسیلیا چکارلی(Cecilia Ceccarelli) و فوجون دو(Fujun Du) هستند. چکارلی ستاره‌شناس ایتالیایی در موسسه علوم سیاره‌ای و اخترفیزیک در گرنوبل(Grenoble) فرانسه است. فوجون دو نیز ستاره‌شناس رصدخانه کوه بنفش(Purple Mountain) در نانجینگ(Nanjing) چین است.

شکل‌گیری منظومه شمسی با یک ابر مولکولی غول‌پیکر آغاز می‌شود. این ابر عمدتاً از هیدروژن تشکیل شده که جزء اصلی سازنده آب است. هلیوم، اکسیژن و کربن به ترتیب ترکیبات فراوان بعدی هستند.

این ابر همچنین حاوی دانه‌های ریز غبار سیلیکات و کربن است. این مقاله دری به سوی تاریخچه آب در منظومه شمسی است و از این نقطه آغاز می‌شود.

در اینجا در فضای سرد یک ابر مولکولی، وقتی اکسیژن با یک دانه غبار مواجه می‌شود، یخ می‌زند و به سطح می‌چسبد. اما آب تا زمانی که هیدروژن و اکسیژن با هم ترکیب نشوند، آب نیست و مولکول‌های هیدروژن سبک‌تر در ابر روی دانه‌های غبار یخ زده جابه‌جا می‌شوند تا زمانی که با اکسیژن مواجه شوند. هنگامی که این اتفاق می‌افتد، آنها واکنش نشان داده و یخ تشکیل می‌دهند. دو نوع آب وجود دارد: آب معمولی و آب سنگین حاوی دوتریوم.

دوتریوم یک ایزوتوپ از هیدروژن به نام هیدروژن سنگین(HDO) است که یک پروتون و یک نوترون در هسته خود دارد که آن را از هیدروژن‌های معمولی به نام پروتیوم جدا می‌کند. پروتیوم پروتون دارد اما نوترون ندارد. هر دو این ایزوتوپ‌های هیدروژن پایدار هستند و تا به امروز باقی مانده‌اند و هر دو می‌توانند با اکسیژن ترکیب شوند و آب را تشکیل دهند.

زمانی که یخ روی دانه‌های گرد و غبار پوششی تشکیل می‌دهد، نویسندگان آن را فاز سرد می‌نامند و این مرحله اول در فرآیندی است که در مقاله خود بیان کرده‌اند.

گرانش بر ابر اثر می‌گذارد و ماده در مرکز تجمع می‌یابد. جرم بیشتری به مرکز ابر مولکولی منتقل شده و شروع به تشکیل یک پیش‌ستاره می‌کند. مقداری از گرانش به گرما تبدیل می‌شود و در فاصله چند واحد نجومی از مرکز ابر، دمای گاز و غبار موجود در قرص به ۱۰۰ کلوین(۲۸۰- فارنهایت) می‌رسد.

۱۰۰ کلوین از منظر زمینی بسیار سرد است یعنی تنها ۱۷۳- درجه سانتی‌گراد است. اما از نظر شیمیایی، برای شروع تصعید کافی است و یخ در این دما تبدیل به بخار آب می‌شود.

این مرحله‌ی دوم در فرآیندی است که توسط نویسندگان بیان شده است، و آنها آن را فاز پیش‌ستاره می‌نامند.

در مرحله بعد، ستاره شروع به چرخیدن می‌کند و گاز و غباری که در اطراف آن ناحیه قرار دارند یک قرص صاف و چرخان به نام قرص پیش سیاره‌ای را تشکیل می‌دهند. هر چیزی که در نهایت به ایجاد سیارات منظومه شمسی و سایر اجرام تبدیل می‌شود، درون آن قرص قرار دارد.

پیش ستاره جوان همچنان به جمع‌آوری جرم ادامه می‌دهد.

ستاره جوان مقداری گرما تولید می‌کند، اما میزان آن زیاد نیست. بنابراین صفحه سرد است و مناطق دورتر از پیش‌ستاره جوان سردترین مناطق هستند. به گفته نویسندگان، آنچه بعدا اتفاق می‌افتد بسیار اهمیت دارد.

آب در این نقطه فراوان است، اگرچه همه آن به صورت بخار است.

نتایج تحقیقات نشان می‌دهد که بین یک تا ۵۰ درصد از آب زمین از مرحله اولیه تولد منظومه شمسی تامین شده است. این طیف وسیعی است، اما هنوز اطلاعات مهمی به شمار می‌رود.

نویسندگان نتیجه‌گیری  کردند که آب موجود در دنباله‌دارها و سیارک‌ها نیز از همان ابتدا در مقادیر زیادی به آنها به ارث رسیده است. زمین نیز احتمالاً بخش اصلی آب خود را از سیاره‌های کوچک به ارث برده است، که گمان می‌رود پیش‌ساز سیارک‌ها و سیاراتی باشند که زمین را تشکیل داده‌اند، نه از دنباله‌دارهایی که بر روی آن باریده‌اند.

اینکه آب توسط دنباله دارها به زمین رسیده باشد فرضیه منطقی دیگری است. اما این مطالعه نشان می‌دهد که ممکن است درست نباشد.

با این حال، هنوز سوالات زیادی بی پاسخ مانده‌اند. این مقاله توضیح نمی‌دهد که چگونه تمام آب به زمین رسیده است. اما این مطالعه نشان می‌دهد که میزان آب سنگین روی زمین می‌تواند آغازگر راهی برای کشف این موضوع باشد.

همانطور که از تیتر این مقاله بر می‌آید، قدمت آب زمین ۴.۵ میلیارد سال است. به گفته‌ی نویسندگان، سیاره‌های کوچک احتمالاً این آب را به زمین رسانده‌اند، اما نحوه وقوع آن به طور دقیق مشخص نیست. پیچیدگی‌های بسیار بیشتری وجود دارد که دانشمندان باید آنها را پیش از کشف، دسته‌بندی کنند.

همه این موارد در چگونگی پیدایش زندگی و چگونگی شکل‌گیری جهان نهفته است. آب احتمالاً در شکل‌گیری سیاره‌های کوچکی که آن را به زمین رسانده‌اند و در گردآوری اجزای سازنده حیات بر روی اجسام صخره‌ای که آنها را به زمین می‌رساندند، نقش داشته است.

آب در مرکز همه چیز قرار دارد و نویسندگان با نشان دادن اینکه قدمت برخی از آبها به ابتدای منظومه شمسی بازمی‌گردد، نقطه شروعی برای کشف منشاء باقی آنها فراهم کرده‌اند.

آنها می‌نویسند: در اینجا، ما یک تاریخچه اولیه ساده از آب زمین را طبق آخرین مشاهدات و نظریه‌ها ارائه کردیم.

بخش قابل توجهی از آب زمینی احتمالاً در همان ابتدای تولد منظومه شمسی زمانی که ابری سرد از گاز و غبار بود، در طی مراحل مختلف که منجر به شکل‌گیری سیارات، سیارک‌ها و دنباله‌دارها شد، شکل گرفت و در نهایت به زمین نوپا منتقل شد.