Skąd na ziemi wzięła się woda?

Dowody z analizy próbek księżycowych wskazują, że chociaż Ziemia i Księżyc powstały z gigantycznego uderzenia, w większości zachowały obfitość pierwotnych pierwiastków lotnych, w tym wodę. Źródło: Adam Connell/LLNL Zdjęcie

Zaopatrzenie Ziemi w wodę jest bardzo ważne dla jej zdolności do podtrzymywania życia, ale skąd ta woda się wzięła? Czy istniały, gdy powstała Ziemia, czy też zostały dostarczone później przez meteoryty lub komety z kosmosu?

Źródło wody na Ziemi od dawna jest przedmiotem debaty, a naukowcy z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) uważają, że znają odpowiedź — i znaleźli ją, patrząc na skały księżycowe.

Ponieważ układ Ziemia-Księżyc został uformowany razem z wpływem dwóch dużych ciał bardzo wcześnie Historia Układu SłonecznegoIch historia jest ściśle powiązana. A ponieważ na Księżycu brakuje tektoniki płyt i warunków atmosferycznych, procesów, które mają tendencję do wymazywania lub zaciemniania dowodów na Ziemi, Księżyc jest w rzeczywistości doskonałym miejscem do szukania wskazówek dotyczących historii wody na Ziemi.

Chociaż prawie 70 procent powierzchni Ziemi pokrywa woda, planeta ogólnie jest stosunkowo suchym miejscem w porównaniu z wieloma innymi ciałami w Układzie Słonecznym. Księżyc jest bardziej suchy. Powszechnie uważano, że brak lotnych gatunków (takich jak woda) na Ziemi – zwłaszcza na Księżycu – był spowodowany tak gwałtownym skutkiem, że lotne pierwiastki zostały wyczerpane.

Jednak patrząc na skład izotopowy skał księżycowych, zespół odkrył, że obiekty biorące udział w zderzeniu, które ukształtowało układ Ziemia-Księżyc, miały bardzo niski poziom lotnych pierwiastków przed zderzeniem, a nie z powodu kolizji. W szczególności zespół wykorzystał względną ilość lotnego i radioaktywnego izotopu rubidu-87 (⁸⁷Rb), który oblicza się na podstawie jego pochodnego izotopu strontu-87 (⁸⁷Sr), aby określić budżet Rb w układzie Ziemia-Księżyc w momencie jego powstania. Zespół znalazł to, ponieważ ⁸⁷Sr, przybliżenie zmiennego długoterminowego budżetu księżyca, było bardzo niskie, a obiekty, które się zderzały, musiały być na początku suche i od tego czasu niewiele można było dodać.

„Ziemia albo narodziła się z wodą, którą mieliśmy, albo uderzyło nas coś, co było zasadniczo czystym H₂Och, nie ma w tym wiele. Ta praca eliminuje meteoryty lub asteroidy jako potencjalne źródła wody na Ziemi i zdecydowanie wskazuje na opcję „urodzony z tym”, powiedział kosmiczny chemik Greg Brenica, współautor artykułu.

Oprócz znacznego zawężenia potencjalnego źródła ziemskiej wody, praca ta dodatkowo ujawnia, że ​​duże obiekty, które się zderzyły, musiały pochodzić z wewnętrznego Układu Słonecznego, a zdarzenie nie mogło mieć miejsca 4,45 miliarda lat temu, co znacznie ogranicza powstawanie. Okno księżyca.

Według Larsa Burga, głównego autora badania: „Istnieło tylko kilka rodzajów materii, które mogły się połączyć, tworząc Ziemię i Księżyc, i nie było to dziwne – prawdopodobnie oba były po prostu dużymi ciałami, które powstały mniej więcej w tym samym region, który akurat zderzył się ze sobą po ponad roku. Nieco 100 milionów lat po utworzeniu Układu Słonecznego… ale mamy szczęście, że właśnie to zrobili.

Odniesienie: „Pochodzenie pierwiastków lotnych w układzie Ziemia-Księżyc” Lars E. Burg, Gregory A. Bernica i Thomas S. Kroyer, 14 lutego 2022 r. Dostępne tutaj. Materiały Narodowej Akademii Nauk.
DOI: 10.1073/pnas.2115726119

Wyszukiwanie pojawia się w Materiały Narodowej Akademii Nauk. Thomas Krueger, naukowiec LLNL, również przyczynił się do badań. Praca została sfinansowana przez NASA oraz laboratoryjny program badawczo-rozwojowy.