Кометите донесоха ли вода на Земята?

Астрономите спорят от няколко години, че кометите са донесли водата на Земята. След това през 2011 г. международен екип от астрономи, използващи космическата обсерватория Хершел за изследване на комета Хартли 2 (103P/Хартли)публикува своите резултатина първата комета, за която е потвърдено, че съдържа вода, подобна на океан.


Освен живота, най -голямото нещо, което отличава Земята от другите планети в Слънчевата система, е наличието на обилно количество течна вода. Водни молекули са открити в мъглявините в далечните части на галактиката, така че самата вода не е необичайна във Вселената. Така че може да е изненадващо да научим, че никой не знае как цялата вода на Земята е попаднала тук!

Комета Хартли 2. Изображение: НАСА


През годините четири известни теории, обясняващи произхода на водата на Земята, придобиха благосклонност. В един, богатите на вода астероиди и метеорити удариха младата Земя, разпределяйки водата по цялата планета чрез груба сила. В друг по -спокоен процес океаните се образуват, когато водородът и кислородът в материалите, съставляващи Земята (например въглеводороди и кислород в железни оксиди) се комбинират химически под земната кора и се появяват като вулканична пара, която се кондензира и вали върху повърхността . Една по -нова теория предполага, че водните молекули действително се прилепват към повърхностите на междузвездните прахови зърна, които се натрупват, за да образуват Слънчевата система. В този случай водата се натрупва едновременно с останалата част от планетата. И не на последно място, има комети.

Комета Hyakutake. Снимка: E. Kolmhofer, H. Raab; Обсерватория Йоханес-Кеплер

В продължение на десетилетия приетата мъдрост е, че кометите са донесли голяма част от водата на първичната Земя. Въпреки привидно логичната връзка между кометите и океаните, има една сериозна проблема с тази теория: съставът на водата, засега открит в кометите, се различава коренно от този на океаните на Земята, така че те не могат да бъдат първични източник. Този проблем беше достатъчно сериозен, за да застраши изцяло модела източник на комета. Или поне така беше до сега.

Не всички води са създадени равни




Проблемът със състава, който преследва модела на кометата, се корени в атомната структура на океанската вода. Оказва се, че не цялата океанска вода се състои от „обикновена“ вода (т.е. H2O). Около една от всеки 3200 водни молекули в океана е aтежка водамолекула, направена с деутерий - водороден атом с допълнителен неутрон. Когато този водороден изотоп се комбинира с кислород, за да направи вода, той всъщност е с около 10 процента по -тежък от много по -често срещаната форма на вода, която се намира навсякъде около нас на Земята.

Всяка теория за водния транспорт до Земята от космоса трябва да отчита това специфично съотношение между обикновени и тежки водни молекули. Ето защо много изследователи предпочитат например модела на удара на астероида; учените са проверили, че астероидите и някои метеорити съдържат правилното съотношение на тежка към обикновена вода.

За да бъдат кометите източник на океанска вода на Земята, те също трябва да съдържат точното съотношение на тежка към обикновена вода. Но до комета Хартли 2 не беше намерена комета, която да отговаря на този жизненоважен критерий.

Всъщност специфичната химия на кометите е била неизвестна до 80 -те години на миналия век, когато са направени първите директни измервания на кометен лед на кометата на Халей и - години по -късно - кометата Хаякутаке. За съжаление тези две комети съдържат два пъти повече тежка вода, отколкото се намира във водата на Земята. Това означаваше, че те и комети като тях не биха могли да бъдат източник на океанска вода. Моделът на кометата потъваше бързо.


Но учените не са склонни да се откажат. През 2000 г. учените се възползваха от рядка възможност да направят ново измерване на кометната вода, когато кометата LINEAR се разпадна, когато се приближи до слънцето. Докато правилното съотношение на деутерий към водород не е измервано директно, други химически индикатори категорично предполагат, че деутерият присъства в точното количество, необходимо за обяснение на състава на океанската вода.

През следващите 10 години журито все още не знаеше дали кометите могат да съдържат точното количество деутерий. В днешно време, благодарение на кометата Хартли 2, изглежда, че кометите се завръщат в играта!

Смята се, че кометите като Hartley 2 и LINEAR, и двете от които произхождат от пояса на Койпер близо до орбитата на Юпитер, притежават подходящото количество тежка вода. Намирането на такива комети е предизвикателство, тъй като с течение на времето гравитационните смущения са изчерпали този източник на комети. Кометите Халей и Хюкатаке не произхождат от един и същ регион, което обяснява напълно различните им химични състави.

Изображение на НАСА на ядрото на Хартли 2 с наслагвани спектри на нормална и тежка вода, наблюдавано от далечен инфрачервен инструмент на борда на космическата обсерватория Хершел. Кредит на изображението: НАСА/JPL-Caltech/R. Боли


Тед Бергин от Мичиганския университет-член на екипа, открил океанска вода в комета Хартли 2 през 2011 г.-призна, че резултатът се основава на една проба. Той каза пред ForVM миналата есен:

Наистина трябва да знаем дали тази комета е представителен член на пояса на Кайпер. Това е едно много важно измерване, но имаме нужда от повече, за да започнем да сглобяваме парчетата от този пъзел.

Резултатите показват, че количеството материал, което би могло да допринесе за океаните на Земята, е може би по -голямо, отколкото си мислехме. Това добавя към историята, че резервоарът от материал, който потенциално може да бъде донесен на Земята с правилния „вид“ вода, е много по -голям. Това не казва, че кометите са донесли вода на Земята, а по -скоро, че биха могли.

Макар че най -вероятно водата е дошла на Земята чрез различни процеси, това последно откритие подсилва теорията, че кометите може да са допринесли за много повече вода на Земята, отколкото се смяташе наскоро.

Сега, що се отнася до произхода на самите комети? Това е въпрос за поредния дъждовен ден.

В крайна сметка: Астрономите спорят от десетилетия как Земята е получила водата си. През 2011 г., използвайки космическата обсерватория Хершел за изследване на кометата Хартли 2 (103P/Хартли), международен екип от астрономи, включително Тед Бергин от Мичиганския университет, откри първата комета, за която е потвърдено, че съдържа вода, подобна на океан. Кометата е комета Хартли 2.Тези резултати се появиха онлайн5 октомври 2011 г., в списаниетоПриродата.

Леденото сърце на комета Хартли 2 се преобръща с променлива скорост