Chúng tôi có sao chổi và tiểu hành tinh để cảm ơn nước Trái đất, theo lý thuyết được tổ chức rộng rãi nhất trong số các nhà khoa học. Nhưng nó không phải là cắt và sấy khô. Nó vẫn còn một chút bí ẩn, và một nghiên cứu mới cho thấy rằng không phải tất cả nước Trái đất được chuyển đến hành tinh của chúng ta theo cách đó.
Hydrogen là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ, và nó ở trung tâm của câu hỏi xung quanh nước Trái đất. Nghiên cứu mới này được Peter Buseck, Giáo sư Regents tại Trường khám phá không gian và trái đất và Trường Khoa học phân tử tại Đại học bang Arizona, đồng tổ chức. Trong đó, các tác giả cho rằng hydro đến, ít nhất là một phần, từ tinh vân mặt trời, một đám mây khí và bụi còn sót lại sau khi Mặt trời hình thành.
Trước khi chúng tôi đi sâu vào các chi tiết trong nghiên cứu mới này, nó rất hữu ích để xem xét lý thuyết đã tồn tại từ lâu mà nó có thể thay thế.
Trong một thời gian dài, hầu hết các nhà khoa học tin rằng phiên bản nước - từ - sao chổi - và tiểu hành tinh có nguồn gốc nước ở đây trên Trái đất. Tất cả bắt đầu với sự hình thành của Mặt trời.
Khi Mặt trời hình thành từ một đám mây phân tử, nó đã quét hầu hết các vật chất trong đám mây, để lại một chút dư thừa cho mọi thứ khác: các hành tinh, tiểu hành tinh và sao chổi. Khi Mặt trời bùng nổ với sự hợp nhất, một cơn gió mặt trời mạnh mẽ đã gửi rất nhiều hydro từ các lớp bên ngoài của nó ra ngoài nơi các hành tinh đá bên trong là Mercury, Venus, Earth và Mars Mars ngày nay.
Đây là vương quốc của những người khổng lồ khí, và quan trọng hơn là sao chổi và tiểu hành tinh. Sao chổi là băng giá, các khối đá, được cho là có chứa một lượng đáng kể hydro được Mặt trời thổi ra ngoài đó và các tiểu hành tinh cũng vậy, mặc dù ở mức độ thấp hơn. Chúng trở thành một hồ chứa đáng kể cho hydro.
Khi Trái đất hình thành, nó là một quả bóng nóng chảy, bề mặt của nó giữ ở trạng thái đó do va chạm nhiều lần với các tiểu hành tinh. Cho đến nay, rất tốt, vì Hệ mặt trời ban đầu là một nơi hỗn loạn hơn nhiều so với bây giờ. Khi các tiểu hành tinh và sao chổi tấn công Trái đất nóng bỏng này, nước và hydro trong đó đã bị đun sôi vào không gian. Khi Trái đất nguội dần theo thời gian, nước từ các vụ va chạm của sao chổi và tiểu hành tinh được phép ngưng tụ trên Trái đất và không bị đun sôi trong không gian. Nước đọng lại xung quanh.
Bằng chứng cho điều này nằm ở tỷ lệ đồng vị. Tỷ lệ của đồng vị deuterium hydro nặng với hydro bình thường là một dấu hiệu hóa học. Hai cơ thể nước có cùng tỷ lệ phải có cùng nguồn gốc, suy nghĩ đi. Và đại dương Trái đất có tỷ lệ tương tự như nước trên các tiểu hành tinh.
Đó là một phiên bản rất đơn giản của lý thuyết được tổ chức rộng rãi về cách nước đến Trái đất.
Nhưng các nhà khoa học là những kẻ bất lương, luôn cố gắng để có sự hiểu biết tốt hơn, kỹ lưỡng hơn về mọi thứ. Họ đã đặt câu hỏi về nước từ lý thuyết sao chổi trước khi nghiên cứu mới nhất này xuất hiện.
Trở lại năm 2014, một số nhà khoa học đã nghiên cứu vấn đề này bằng cách nhìn vào các thiên thạch ở các độ tuổi khác nhau. (Thiên thạch chỉ là các tiểu hành tinh đã tấn công Trái đất.) Đầu tiên, họ nhìn vào cái được gọi là thiên thạch chondrite carbonaceous. Họ là những người lâu đời nhất mà chúng ta biết và họ đã hình thành cùng thời gian với Mặt trời. Họ là những khối xây dựng chính của Trái đất.
Tiếp theo, họ đã nghiên cứu các thiên thạch mà chúng tôi nghĩ rằng có nguồn gốc từ Vesta tiểu hành tinh lớn. Vesta hình thành ở cùng khu vực với Trái đất, khoảng 14 triệu năm sau khi hệ mặt trời ra đời. Theo nghiên cứu năm 2014 này, các thiên thạch cổ đại giống như thành phần Hệ Mặt trời số lượng lớn và có rất nhiều nước trong đó, vì vậy chúng đã được coi là nguồn nước của Trái đất.
Các phép đo trong nghiên cứu năm 2014 này cho thấy những thiên thạch này có hóa học tương tự như chondrite và đá có chứa carbon trên Trái đất. Họ kết luận rằng chondrites carbonace là nguồn nước phổ biến nhất. Vào thời điểm đó, Horst Marschall, một trong những tác giả của nghiên cứu cho biết, nghiên cứu cho thấy nước Trái đất rất có thể được bồi đắp cùng lúc với đá. Hành tinh hình thành như một hành tinh ẩm ướt với nước trên bề mặt. Nhóm nghiên cứu đằng sau nghiên cứu đó thừa nhận rằng một số nước của chúng tôi đã đến từ các tác động.
Điều này đưa chúng ta đến nghiên cứu mới này, nó củng cố kết luận từ nghiên cứu năm 2014.
Các tác giả của nghiên cứu mới này nói rằng các đại dương và tỷ lệ đồng vị của chúng có thể không nói lên toàn bộ câu chuyện. Theo giáo sư Steven Desch, giáo sư vật lý thiên văn tại Trường Trái đất và Thám hiểm vũ trụ tại Đại học bang Arizona ở Tempe, Arizona, cho biết, một phần của một điểm mù trong cộng đồng. Khi người ta đo tỷ lệ [deuterium-hydro] trong nước biển và họ thấy rằng nó khá gần với những gì chúng ta thấy trong các tiểu hành tinh, người ta luôn dễ dàng tin rằng tất cả đều đến từ các tiểu hành tinh. Nó khó có thể trách họ; Nó là một mảnh bằng chứng khá hấp dẫn.
Cẩu Nó có một chút điểm mù trong cộng đồng. - Steven Desch, Trường Trái đất và Thám hiểm không gian, ASU.
Desch và các tác giả khác của điểm nghiên cứu mới này cho nghiên cứu được công bố vào năm 2015 cho thấy các đại dương Trái đất có thể không phải là đại diện của nước nguyên thủy Earth. Các đại dương có thể đã đạp xe giữa bề mặt và một hồ chứa nước sâu hơn, sâu hơn trong Trái đất. Điều này có thể đã thay đổi tỷ lệ theo thời gian và nó có thể có nghĩa là vùng nước sâu hơn này đại diện cho ít nhất một phần nước nguyên thủy của Trái đất. Và nước đó có thể đến trực tiếp từ tinh vân mặt trời, thay vì qua các tác động của sao chổi và tiểu hành tinh.
Nghiên cứu này phát triển một mô hình lý thuyết mới về sự hình thành Trái đất để giải thích những khác biệt giữa hydro trong các đại dương Trái đất và tại ranh giới lõi-lớp phủ.
Mô hình mới này cho thấy các tiểu hành tinh có nguồn nước lớn hình thành các hành tinh từ hàng tỷ năm trước trong tinh vân mặt trời xoáy quanh Mặt trời. Những phôi hành tinh này bị va chạm liên tiếp và chúng phát triển nhanh chóng. Cuối cùng, họ nói, một vụ va chạm đủ mạnh đã làm tan chảy bề mặt của phôi thai lớn nhất thành một đại dương magma. Phôi lớn nhất này trở thành Trái đất.
Phôi lớn này có đủ lực hấp dẫn để giữ khí quyển và nó thu hút các loại khí, bao gồm hydro, loại có nhiều nhất, từ tinh vân mặt trời để tạo thành một bầu khí quyển. Hydro trong tinh vân mặt trời chứa ít deuterium và nhẹ hơn hydro tiểu hành tinh. Nó hòa tan vào sắt nóng chảy của đại dương magma trên Trái đất.
Hydro được kéo đến trung tâm Trái đất bằng một quá trình gọi là phân đoạn đồng vị. Hydrogen bị thu hút bởi sắt và được chuyển giao lõi Trái đất bằng sắt. Deuterium, đồng vị hydro nặng, vẫn còn trong magma, được làm lạnh để tạo thành lớp phủ Trái đất. Các tác động liên tục đã mang lại nhiều nước và khối lượng hơn cho Trái đất, cho đến khi nó đạt được khối lượng như ngày nay.
Điểm mấu chốt trong mô hình mới này là hydro trong lõi Trái đất khác với hydro trong lớp phủ và trong các đại dương. Nước lõi có ít deuterium hơn. Nhưng tất cả có nghĩa là gì?
Mô hình mới cho phép các tác giả ước tính lượng nước đến từ các tác động của tiểu hành tinh khi Trái đất lớn lên và phát triển, so với lượng tinh vân đến từ tinh vân mặt trời khi Trái đất hình thành. Kết luận của họ? Jun Wu, trong mỗi 100 phân tử nước, có một hoặc hai đến từ tinh vân mặt trời, Jun Wu, trợ lý giáo sư nghiên cứu tại Trường Khoa học phân tử và Trường thám hiểm không gian và trái đất tại Đại học bang Arizona và là đồng tác giả của việc học
Nghiên cứu này là một quan điểm mới về sự hình thành, phát triển hành tinh và về cách cuộc sống sớm có thể phát triển trên một hành tinh trẻ.
Mô hình này cho thấy rằng sự hình thành không thể tránh khỏi của nước có thể sẽ xảy ra trên bất kỳ ngoại hành tinh đá đủ lớn nào trong các hệ thống ngoài hệ mặt trời. Tôi nghĩ điều này rất thú vị. - Jun Wu, Trường Khoa học Phân tử và Trường Thám hiểm Trái đất và Không gian tại ASU, đồng tác giả.
Trước đây, chúng tôi đã nghĩ rằng các hành tinh duy nhất có thể có sự sống trên chúng sẽ phải ở trong một hệ mặt trời giàu các tiểu hành tinh và sao chổi mang nước. Nhưng đó có thể không phải là trường hợp. Trong các hệ mặt trời khác, không phải tất cả các hành tinh giống Trái đất đều có quyền truy cập vào các tiểu hành tinh chứa đầy nước. Nghiên cứu mới cho thấy bất kỳ ngoại hành tinh nào có thể lấy được nước từ tinh vân mặt trời trong hệ thống của họ. Trái đất che giấu phần lớn nước trong phần bên trong của nó. Trái đất có khoảng hai đại dương trong lớp phủ của nó và 4 hoặc 5 trong lõi của nó. Exoplanets có thể tương tự.
Mô hình này cho thấy rằng sự hình thành không thể tránh khỏi của nước có thể sẽ xảy ra trên bất kỳ ngoại hành tinh đá đủ lớn nào trong các hệ thống ngoài hệ mặt trời, ông Wu Wu nói. Tôi nghĩ điều này rất thú vị.
Có một điểm cảnh báo trong mô hình mới này, và điều đó liên quan đến phân đoạn hydro. Nó không hiểu rõ tỷ lệ deuterium-hydro thay đổi như thế nào khi nguyên tố hòa tan trong sắt, vốn là trung tâm của mô hình mới này. Nó đã được ước tính trong nghiên cứu mới này.
Nhìn chung, nghiên cứu mới phù hợp với nghiên cứu khác về nước Earth Trái đất. Một khi nhiều công việc được thực hiện trên phân đoạn hydro, mô hình mới có thể được kiểm tra nghiêm ngặt hơn.
- Thông cáo báo chí của AGU: Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết về câu chuyện nguồn gốc mới của Trái đất
- Tài liệu nghiên cứu: Nguồn gốc của Trái đất Nước rút: Sự kế thừa Chondritic cộng với sự xâm nhập của tinh vân và lưu trữ hydro trong lõi
- Tài liệu nghiên cứu: Bằng chứng về nước nguyên thủy ở Trái đất
- Tài liệu nghiên cứu: Sự tích tụ sớm của nước trong hệ mặt trời bên trong từ một chondrite carbon có nguồn gốc như nguồn nguồn
- Wikipedia: Sự hình thành và phát triển của Hệ mặt trời
- Wikipedia: 4 Vesta
