ΔΙΕΘΝΕΣ
12/11/2018 13:52 EET

Το μυστήριο του νερού: Νέα θεωρία για την προέλευση του νερού στη Γη

Elen11 via Getty Images

Το νερό στον πλανήτη μας ενδεχομένως να προήλθε τόσο από υλικό που προερχόταν από αστεροειδείς, όσο και από αέρια που απέμειναν από τη δημιουργία του Ήλιου, σύμφωνα με νέα έρευνα- ένα εύρημα το οποίο αναμένεται πως θα μπορούσε να οδηγήσει σε σημαντικές γνώσεις σχετικά με την ανάπτυξη άλλων πλανητών και τις πιθανές δυνατότητές τους να υποστηρίξουν ζωή.

Σε νέα έρευνα, η οποία δημοσιεύτηκε στο Journal of Geophysical Research: Planets, της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης (American Geophysical Union), οι ερευνητές προτείνουν μια νέα θεωρία σχετικά με το μυστήριο της προέλευσης του νερού: Από πού προήλθε και πώς έφτασε στον πλανήτη μας.

Η νέα μελέτη αμφισβητεί ευρέως αποδεκτές ιδέες σχετικά με το υδρογόνο στο νερό της Γης, υποδεικνύοντας πως προήλθε εν μέρει από νέφη σκόνης και αερίων τα οποία είχαν απομείνει στην κοσμική μας «γειτονιά» μετά τη δημιουργία του Ήλιου (το αποκαλούμενο ηλιακό νεφέλωμα).

Οι πηγές του νερού

Για να εντοπίσουν τις πηγές του νερού της Γης, οι επιστήμονες κατά κανόνα αναζητούν πηγές υδρογόνου και όχι οξυγόνου. Ιστορικά μιλώντας, πολλοί ερευνητές έχουν υποστηρίξει τη θεωρία πως όλο το νερό της Γης προήλθε από τους αστεροειδείς, εξαιτίας ομοιοτήτων μεταξύ του νερού των ωκεανών και του νερού που συναντάται στους αστεροειδείς. Η αναλογία δευτερίου (ένα βαρύτερο ισότοπο του υδρογόνου) προς το κανονικό υδρογόνο αποτελεί μια μοναδική χημική «υπογραφή» για τις πηγές νερού. Στην περίπτωση των ωκεανών της Γης, η αναλογία δευτερίου- νερού είναι κοντά σε αυτήν των αστεροειδών.

Ωστόσο ο ωκεανός ίσως να μην λέει τα πάντα για το υδρογόνο της Γης, σύμφωνα με τους ερευνητές. «Είναι κάπως τυφλό σημείο» είπε ο Στίβεν Ντες, καθηγητής Αστροφυσικής στη Σχολή Εξερεύνησης Γης και Διαστήματος του Πανεπιστημίου της Αριζόνα (Arizona State University) στο Τέμπε της Αριζόνα, και ένας εκ των συντελεστών της έρευνας, της οποίας ηγήθηκε ο Πίτερ Μπούσεκ. «Όταν μετρούν την αναλογία στο νερό του ωκεανού και βλέπουν ότι είναι πολύ κοντά σε αυτό που βλέπουν σε αστεροειδείς, είναι πάντα πολύ εύκολο να πιστεύουν ότι όλο ήρθε από αστεροειδείς».

Νέες έρευνες υποδεικνύουν πως το υδρογόνο στους ωκεανούς της Γης δεν αντιπροσωπεύει το υδρογόνο σε όλο τον πλανήτη, σημειώνουν οι ερευνητές. Δείγματα υδρογόνου από τα βάθη του πλανήτη, κοντά στα όρια μεταξύ πυρήνα και μανδύα, έχουν σημαντικά λιγότερο δευτέριο, κάτι που δείχνει ότι αυτό το υδρογόνο ίσως να μην προήλθε από αστεροειδείς. Επίσης, στον μανδύα έχουν βρεθεί και τα ευγενή αέρια ήλιον και νέον, με ισοτοπικές «υπογραφές» που έχουν «κληρονομηθεί» από το ηλιακό νεφέλωμα.

Η έλευση του νερού στη Γη

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα νέο θεωρητικό μοντέλο της δημιουργίας της Γης, για να εξηγήσουν αυτές τις διαφορές μεταξύ του υδρογόνου στους ωκεανούς της Γης και στο όριο πυρήνα- μανδύα, όπως και την παρουσία ευγενών αερίων βαθιά μέσα στον πλανήτη.

Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια πριν, μεγάλοι αστεροειδείς με νερό άρχισαν να εξελίσσονται σε πλανήτες, ενώ το ηλιακό νεφέλωμα περιστρεφόταν ακόμα γύρω από τον Ήλιο. Οι αστεροειδείς αυτοί, γνωστοί ως «πλανητικά έμβρυα», συγκρούονταν και μεγάλωναν με ταχείς ρυθμούς. Κάποια στιγμή, κάποια από αυτές τις συγκρούσεις είχε ως αποτέλεσμα την έκλυση αρκετής ενέργειας για να λιώσει η επιφάνεια του μεγαλύτερου εμβρύου, σε έναν ωκεανό μάγματος. Αυτό το μεγαλύτερο έμβρυο θα γινόταν η Γη.

Τα αέρια από το ηλιακό νεφέλωμα, περιλαμβανομένων υδρογόνου και ευγενών αερίων, προσελκύστηκαν από το μεγάλο, καλυμμένο από μάγμα έμβρυο, δημιουργώντας μια πρώιμη ατμόσφαιρα. Το υδρογόνο του νεφελώματος, το οποίο περιέχει λιγότερο δευτέριο και είναι ελαφρύτερο από το υδρογόνο των αστεροειδών, διαλύθηκε στον τηγμένο σίδηρο του ωκεανού μάγματος. Μέσω μιας διαδικασίας (isotopic fractionation- ισοτοπική κλασματοποίηση), το υδρογόνο προσελκύστηκε προς το κέντρο της νεαρής Γης. Το υδρογόνο, που προσελκύεται από τον σίδηρο, έφτασε στον πυρήνα μέσω του μετάλλου, ενώ πολύ από το βαρύτερο ισότοπο, το δευτέριο, παρέμεινε στο μάγμα, που κάποια στιγμή κρύωσε και εξελίχθηκε στον μανδύα, σύμφωνα με τους ερευνητές. Προσκρούσεις από μικρότερα έμβρυα και άλλα αντικείμενα μετά συνέχισαν να προσθέτουν νερό και μάζα, μέχρι η Γη να φτάσει στο τελικό της μέγεθος. Το μοντέλο αυτό εξηγεί την παρουσία ευγενών αερίων βαθιά μέσα στον μανδύα και τη χαμηλότερη αναλογία δευτερίου προς υδρογόνο από ό,τι στον μανδύα και στους ωκεανούς.

Εν τέλει, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν αυτό το μοντέλο για να υπολογίσουν πόσο υδρογόνο προήλθε από κάθε πηγή. Το συμπέρασμα ήταν πως, ως επί το πλείστον, προερχόταν από αστεροειδείς- αλλά ένα μέρος προήλθε όντως από το ηλιακό νεφέλωμα. «Για κάθε 100 μόρια νερού της Γης, υπάρχουν ένα ή δύο που προέρχονται από το ηλιακό νεφέλωμα» λέει ο Τζουν Γου, επίκουρος καθηγητής στις σχολές Μοριακών Επιστημών και Εξερεύνησης Γης και Διαστήματος, και lead author της μελέτης.

Νερό σε άλλους πλανήτες

Ακόμη, σύμφωνα με τους ερευνητές, η μελέτη αυτή παρέχει νέες οπτικές για την ανάπτυξη άλλων πλανητών και τη δυνατότητά τους να υποστηρίξουν ζωή. Άλλοι πλανήτες σαν τη Γη σε άλλα ηλιακά συστήματα ίσως να μην έχουν πρόσβαση σε αστεροειδείς που έχουν νερό. Η νέα μελέτη υποδεικνύει ότι αυτοί οι εξωπλανήτες θα μπορούσαν να το έχουν αποκτήσει μέσω των δικών τους ηλιακών νεφελωμάτων.

«Το μοντέλο αυτό υποδεικνύει πως ο αναπόφευκτος σχηματισμός νερού θα μπορούσαν πιθανώς να λάβει χώρα σε οποιουσδήποτε επαρκώς μεγάλους βραχώδεις εξωπλανήτες, σε άλλα ηλιακά συστήματα» τονίζει ο Γου.