الماء على الأرض: هل أتى حقًا من الغبار الفضائي؟

غبار فضائي | eTurboNews | إي تي إن
الغبار الفضائي يجلب الماء إلى الأرض
الصورة الرمزية Linda S. Hohnholz
كتب بواسطة ليندا س. هوهنهولز

ربما يكون فريق دولي من العلماء قد حل لغزًا رئيسيًا حول أصول الماء على الأرض ، بعد الكشف عن أدلة جديدة مقنعة تشير إلى الجاني غير المحتمل - الشمس.

في ورقة جديدة نشرت اليوم في المجلة علم الفلك الطبيعي وصف فريق من الباحثين من المملكة المتحدة وأستراليا وأمريكا كيف أن التحليل الجديد لكويكب قديم يشير إلى أن حبيبات الغبار خارج الأرض حملت الماء إلى الأرض أثناء تشكل الكوكب.

تم إنتاج الماء في الحبوب بواسطة التجوية في الفضاء، وهي عملية غيرت من خلالها الجزيئات المشحونة القادمة من الشمس والمعروفة باسم الرياح الشمسية التركيب الكيميائي للحبوب لإنتاج جزيئات الماء. 

يمكن أن يجيب هذا الاكتشاف على السؤال الذي طال أمده حول المكان الذي حصلت فيه الأرض الغنية بالمياه بشكل غير عادي على المحيطات التي تغطي 70 في المائة من سطحها - أكثر بكثير من أي كوكب صخري آخر في نظامنا الشمسي. يمكن أن يساعد أيضًا بعثات الفضاء المستقبلية في العثور على مصادر المياه في عوالم خالية من الهواء.

لقد حير علماء الكواكب لعقود من الزمن بشأن مصدر محيطات الأرض. تقترح إحدى النظريات أن نوعًا واحدًا من الصخور الفضائية الحاملة للماء والمعروفة باسم الكويكبات من النوع C يمكن أن تكون قد جلبتها الماء على الكوكب في المراحل الأخيرة من تكوينه قبل 4.6 مليار سنة.  

لاختبار هذه النظرية ، قام العلماء سابقًا بتحليل "البصمة" النظيرية لقطع الكويكبات من النوع C التي سقطت على الأرض على شكل نيازك كوندريت كربونية غنية بالمياه. إذا كانت نسبة الهيدروجين والديوتيريوم في مياه النيزك مطابقة لتلك الموجودة في المياه الأرضية ، يمكن للعلماء أن يستنتجوا أن النيازك من النوع C.

لم تكن النتائج واضحة تمامًا. في حين أن بصمات الديوتيريوم / الهيدروجين لبعض النيازك الغنية بالمياه لم تتطابق بالفعل مع مياه الأرض ، فإن الكثير منها لم يتطابق. في المتوسط ​​، لم تتطابق البصمات السائلة لهذه النيازك مع الماء الموجود في وشاح الأرض والمحيطات. بدلاً من ذلك ، تمتلك الأرض بصمة نظيرية مختلفة وأخف قليلاً. 

بعبارة أخرى ، في حين أن بعض مياه الأرض يجب أن تأتي من النيازك من النوع C ، يجب أن تكون الأرض المتكونة قد تلقت الماء من مصدر ضوئي آخر على الأقل نشأ في مكان آخر في النظام الشمسي. 

استخدم الفريق بقيادة جامعة جلاسكو عملية تحليلية متطورة تسمى التصوير المقطعي لمسبار الذرة لفحص عينات من نوع مختلف من الصخور الفضائية يعرف باسم كويكب من النوع S ، والذي يدور بالقرب من الشمس من الأنواع C. جاءت العينات التي حللوها من كويكب يُدعى إيتوكاوا ، تم جمعه بواسطة مسبار الفضاء الياباني هايابوسا وعاد إلى الأرض في عام 2010.

مكّن التصوير المقطعي بالمسبار الذري الفريق من قياس التركيب الذري للحبوب ذرة واحدة في كل مرة واكتشاف جزيئات الماء الفردية. تظهر النتائج التي توصلوا إليها أن كمية كبيرة من الماء تم إنتاجها مباشرة تحت سطح حبيبات بحجم الغبار من إيتوكاوا عن طريق التجوية في الفضاء. 

كان النظام الشمسي المبكر مكانًا مليئًا بالغبار ، مما وفر قدرًا كبيرًا من المياه ليتم إنتاجها تحت سطح جزيئات الغبار المحمولة في الفضاء. يقترح الباحثون أن هذا الغبار الغني بالمياه كان سيمطر على الأرض في وقت مبكر إلى جانب الكويكبات من النوع C كجزء من توصيل محيطات الأرض.

الدكتور لوك دالي ، من كلية علوم الأرض والجغرافيا بجامعة جلاسكو ، هو المؤلف الرئيسي للورقة. قال الدكتور دالي: "الرياح الشمسية هي تيارات معظمها من الهيدروجين والهيليوم والتي تتدفق باستمرار من الشمس إلى الفضاء. عندما تصطدم أيونات الهيدروجين بسطح خالي من الهواء مثل كويكب أو جسيم غبار محمول في الفضاء ، فإنها تخترق بضع عشرات من النانومترات تحت السطح ، حيث يمكن أن تؤثر على التركيب الكيميائي للصخرة. بمرور الوقت ، يمكن لتأثير أيونات الهيدروجين "التجوية في الفضاء" إخراج ما يكفي من ذرات الأكسجين من المواد الموجودة في الصخر لتكوين H2O - الماء - محاصر داخل المعادن الموجودة على الكويكب.

"بشكل حاسم ، هذه المياه المشتقة من الرياح الشمسية والتي أنتجها النظام الشمسي المبكر هي ضوء نظيري. يشير ذلك بقوة إلى أن الغبار الناعم الحبيبات ، الذي تضربه الرياح الشمسية وينتقل إلى الأرض المتكونة منذ مليارات السنين ، يمكن أن يكون مصدر الخزان المفقود لمياه الكوكب ".

قال البروفيسور فيل بلاند ، الأستاذ المتميز لجون كيرتن في كلية علوم الأرض والكواكب بجامعة كيرتن والمؤلف المشارك للورقة البحثية: "يتيح لنا التصوير المقطعي بالمسبار الذري إلقاء نظرة مفصلة بشكل لا يصدق داخل أول 50 نانومترًا أو نحو ذلك من السطح من حبيبات الغبار على إيتوكاوا ، والتي تدور حول الشمس في دورات مدتها 18 شهرًا. لقد سمح لنا برؤية أن هذه القطعة من الحافة التي تعرضت للعوامل الجوية في الفضاء تحتوي على كمية كافية من الماء والتي ، إذا قمنا بتوسيعها ، ستصل إلى حوالي 20 لترًا لكل متر مكعب من الصخور. "

أضافت المؤلفة المشاركة البروفيسور ميشيل طومسون من قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في جامعة بوردو: "إنه نوع القياس الذي لم يكن ممكنًا بدون هذه التقنية الرائعة. إنه يعطينا نظرة ثاقبة غير عادية حول كيف يمكن أن تساعدنا جزيئات الغبار الصغيرة التي تطفو في الفضاء على موازنة الكتب حول التركيب النظائري لمياه الأرض ، وتعطينا أدلة جديدة للمساعدة في حل لغز أصوله ".

حرص الباحثون على التأكد من أن نتائج اختباراتهم كانت دقيقة ، وأجروا تجارب إضافية مع مصادر أخرى للتحقق من نتائجهم.

وأضاف الدكتور دالي: "نظام التصوير المقطعي بالمسبار الذري في جامعة كيرتن هو من الطراز العالمي ، ولكن لم يتم استخدامه في الواقع لتحليل الهيدروجين الذي كنا نقوم به هنا. أردنا التأكد من أن النتائج التي نراها كانت دقيقة. قدمت نتائجنا الأولية في مؤتمر علوم الكواكب والقمر في عام 2018 ، وسألت عما إذا كان أي من الزملاء الحاضرين سيساعدنا في التحقق من صحة النتائج التي توصلنا إليها من خلال عينات خاصة بهم. من دواعي سرورنا ، أن الزملاء في مركز ناسا جونسون للفضاء وجامعة هاواي في جامعات مانا وبوردو وفيرجينيا وأريزونا الشمالية ومختبرات أيداهو وسانديا الوطنية جميعهم عرضوا المساعدة. لقد قدموا لنا عينات من معادن مماثلة مشععة بالهيليوم والديوتيريوم بدلاً من الهيدروجين ، ومن نتائج مسبار الذرة لتلك المواد سرعان ما أصبح واضحًا أن ما كنا نراه في إيتوكاوا كان أصله من خارج كوكب الأرض.

"الزملاء الذين قدموا دعمهم في هذا البحث يرقون حقًا إلى فريق الأحلام للتجوية في الفضاء ، لذلك نحن متحمسون جدًا للأدلة التي جمعناها. يمكن أن يفتح الباب أمام فهم أفضل بكثير لما كان يبدو عليه النظام الشمسي المبكر وكيف تشكلت الأرض ومحيطاتها ".

أضاف البروفيسور جون برادلي ، من جامعة هاواي في مانوا ، هونولولو ، وهو مؤلف مشارك للورقة البحثية: منذ عقد مضى ، كانت فكرة أن تشعيع الرياح الشمسية وثيق الصلة بأصل المياه في النظام الشمسي. ، أقل ارتباطًا بمحيطات الأرض ، كان سيُستقبل بالتشكيك. من خلال إظهار إنتاج الماء لأول مرة فى الموقع على سطح الكويكب ، تعتمد دراستنا على مجموعة الأدلة المتراكمة على أن تفاعل الرياح الشمسية مع حبيبات الغبار الغنية بالأكسجين ينتج الماء بالفعل. 

"نظرًا لأن الغبار الذي كان وفيرًا في جميع أنحاء السديم الشمسي قبل بداية التراكم الكوكبي قد تعرض للإشعاع حتماً ، فإن الماء الناتج عن هذه الآلية له صلة مباشرة بأصل الماء في أنظمة الكواكب وربما التكوين النظائري لمحيطات الأرض."

تشير تقديراتهم لمقدار الماء الذي يمكن أن تحتويه الأسطح التي تتعرض للطقس الفضائي أيضًا إلى طريقة يمكن لمستكشفي الفضاء في المستقبل أن يصنعوا بها إمدادات المياه حتى على أكثر الكواكب التي تبدو قاحلة. 

قال المؤلف المشارك البروفيسور هوب إيشي من جامعة هاواي في مانوا: "إحدى مشاكل استكشاف الإنسان للفضاء في المستقبل هي كيف سيجد رواد الفضاء ما يكفي من الماء لإبقائهم على قيد الحياة وإنجاز مهامهم دون حملها معهم في رحلتهم. . 

"نعتقد أنه من المعقول أن نفترض أن نفس عملية التجوية الفضائية التي خلقت الماء على إيتوكاوا ستحدث بدرجة أو بأخرى في العديد من العوالم الخالية من الهواء مثل القمر أو الكويكب فيستا. قد يعني ذلك أن مستكشفي الفضاء قد يكونون قادرين على معالجة إمدادات المياه العذبة مباشرة من الغبار الموجود على سطح الكوكب. من المثير التفكير في أن العمليات التي شكلت الكواكب يمكن أن تساعد في دعم الحياة البشرية بينما نمتد إلى ما وراء الأرض ". 

وأضاف الدكتور دالي: “مشروع أرتميس التابع لناسا يشرع في إنشاء قاعدة دائمة على القمر. إذا كان سطح القمر يحتوي على خزان مياه مشابه مصدره الرياح الشمسية الذي اكتشفه هذا البحث في إيتوكاوا ، فإنه سيمثل مورداً هائلاً وقيماً للمساعدة في تحقيق هذا الهدف ".

نُشرت ورقة الفريق بعنوان "مساهمة الرياح الشمسية في محيطات الأرض" في علم الفلك الطبيعي. 

باحثون من جامعة جلاسكو ، جامعة كيرتن ، جامعة سيدني ، جامعة أكسفورد ، جامعة هاواي في مانوا ، متحف التاريخ الطبيعي ، مختبر إيدا الوطني ، لوكهيد مارتن ، مختبرات سانديا الوطنية ، مركز ناسا جونسون للفضاء ، ساهم كل من جامعة فيرجينيا وجامعة شمال أريزونا وجامعة بوردو في البحث. 

عن المؤلف

الصورة الرمزية Linda S. Hohnholz

ليندا س. هوهنهولز

عملت ليندا هونهولز محررة في eTurboNews لعدة سنوات. هي المسؤولة عن جميع المحتويات المميزة والبيانات الصحفية.

اشتراك
إخطار
ضيف
0 التعليقات
التقيمات المضمنة
عرض جميع التعليقات
0
أحب أفكارك ، يرجى التعليق.x
()
x
مشاركة على ...