В нов документ, публикуван днес в списанието Природна астрономия, екип от изследователи от Обединеното кралство, Австралия и Америка описват как нов анализ на древен астероид предполага, че извънземни прахови зърна са пренасяли вода на Земята, когато планетата се е образувала.
Водата в зърната е произведена от космическо изветряне, процес, чрез който заредени частици от Слънцето, известни като слънчев вятър, променят химическия състав на зърната, за да произвеждат водни молекули.
Откритието може да отговори на дългогодишния въпрос откъде необичайно богатата на вода Земя е получила океаните, които покриват 70 процента от повърхността й – много повече от всяка друга скалиста планета в нашата Слънчева система. Това може също да помогне на бъдещите космически мисии да намерят източници на вода в безвъздушни светове.
Планетарните учени са озадачени от десетилетия за източника на земните океани. Една теория предполага, че един вид носеща вода космическа скала, известна като астероиди от тип С, може да донесе вода към планетата в последните етапи на своето формиране преди 4.6 милиарда години.
За да тестват тази теория, учените преди това са анализирали изотопния „пръстов отпечатък“ на парчета астероиди от С-тип, които са паднали на Земята като богати на вода въглеродни хондритни метеорити. Ако съотношението на водород и деутерий в метеоритната вода съвпада с това на земната вода, учените биха могли да заключат, че метеоритите от тип С са вероятният източник.
Резултатите не бяха толкова ясни. Докато отпечатъците на някои богати на вода метеорити от деутерий/водород наистина съвпадаха с водата на Земята, много от тях не. Средно течните пръстови отпечатъци на тези метеорити не се изравняват с водата, намираща се в мантията и океаните на Земята. Вместо това Земята има различен, малко по-лек изотопен пръстов отпечатък.
С други думи, докато част от водата на Земята трябва да идва от метеорити от С-тип, формиращата се Земя трябва да е получила вода от поне още един изотопно-светлинен източник, който произхожда някъде другаде в Слънчевата система.
Екипът, ръководен от университета в Глазгоу, използва авангарден аналитичен процес, наречен атомна сонда томография, за да изследва внимателно проби от различен тип космическа скала, известна като S-тип астероид, който орбитира по-близо до слънцето, отколкото C-типовете. Анализираните от тях проби идват от астероид, наречен Итокава, които са събрани от японската космическа сонда Хаябуса и са върнати на Земята през 2010 г.
Томографията с атомна сонда позволи на екипа да измерва атомната структура на зърната един атом в даден момент и да открие отделни водни молекули. Техните открития показват, че значително количество вода е произведено точно под повърхността на зърна с размер на прах от Итокава чрез космическо изветряне.
Ранната слънчева система е била много прашно място, предоставяйки много възможности за производство на вода под повърхността на космическите прахови частици. Този богат на вода прах, предполагат изследователите, би валял върху ранната Земя заедно с астероидите от тип C като част от доставката на земните океани.
Д-р Люк Дейли от Училището по географски и земни науки към Университета на Глазгоу е водещ автор на статията. Д-р Дейли каза: „Слънчевите ветрове са потоци предимно от водородни и хелиеви йони, които изтичат постоянно от Слънцето в космоса. Когато тези водородни йони ударят безвъздушна повърхност като астероид или космически прахови частици, те проникват на няколко десетки нанометра под повърхността, където могат да повлияят на химическия състав на скалата. С течение на времето ефектът на „космическото изветряне“ на водородните йони може да изхвърли достатъчно кислородни атоми от материалите в скалата, за да създаде H2O – вода – уловена в минерали на астероида.
„От решаващо значение е, че тази получена от слънчев вятър вода, произведена от ранната слънчева система, е изотопно лека. Това категорично предполага, че дребнозърнестият прах, разбит от слънчевия вятър и привлечен във формиращата се Земя преди милиарди години, може да бъде източникът на липсващия резервоар на водата на планетата.
Проф. Фил Бланд, уважаван професор на Джон Къртин в Училището по земни и планетарни науки в Университета Къртин и съавтор на статията, каза: „Томографията с атомна сонда ни позволява да разгледаме невероятно подробен поглед в първите 50 нанометра или нещо повече от повърхността от прахови зърна на Итокава, която обикаля около слънцето за 18-месечни цикли. Това ни позволи да видим, че този фрагмент от космически ръб съдържа достатъчно вода, че ако го увеличим, ще възлиза на около 20 литра за всеки кубичен метър скала.
Съавторът проф. Мишел Томпсън от катедрата по земни, атмосферни и планетарни науки в университета Пърдю добави: „Това е вид измерване, което просто не би било възможно без тази забележителна технология. Това ни дава изключителна представа за това как малките прахови частици, плаващи в космоса, могат да ни помогнат да балансираме книгите за изотопния състав на водата на Земята и да ни даде нови улики, които да помогнат за разрешаването на мистерията на нейния произход.
Изследователите положиха големи грижи, за да гарантират, че резултатите от тяхното тестване са точни, като предприеха допълнителни експерименти с други източници, за да потвърдят резултатите си.
Д-р Дейли добави: „Томографската система с атомна сонда в университета Къртин е от световна класа, но никога не е била свикнала за този вид анализ на водорода, който извършвахме тук. Искахме да сме сигурни, че резултатите, които виждахме, са точни. Представих нашите предварителни резултати на конференцията за лунни и планетарни науки през 2018 г. и попитах дали някой от присъстващите колеги ще ни помогне да потвърдим нашите открития със собствени проби. За наша радост, колегите от Космическия център на НАСА Джонсън и Хавайския университет в университетите Маноа, Пърдю, Вирджиния и Северна Аризона, националните лаборатории в Айдахо и Сандия предложиха да помогнат. Те ни дадоха проби от подобни минерали, облъчени с хелий и деутерий вместо с водород, и от резултатите от атомната сонда на тези материали бързо стана ясно, че това, което виждаме в Итокава, е извънземно по произход.
„Колегите, които предложиха подкрепата си за това изследване, наистина представляват екип-мечта за космически атмосферни влияния, така че сме много развълнувани от доказателствата, които събрахме. Това би могло да отвори вратата към много по-добро разбиране на това как е изглеждала ранната Слънчева система и как са се образували Земята и нейните океани.
Професор Джон Брадли от Хавайския университет в Маноа, Хонолулу, съавтор на статията, добави: Още преди десетилетие идеята, че облъчването на слънчевия вятър е свързано с произхода на водата в слънчевата система , много по-малко свързани с океаните на Земята, биха били посрещнати със скептицизъм. Като показва за първи път, че се произвежда вода на място на повърхността на астероид, нашето изследване се основава на натрупването на доказателства, че взаимодействието на слънчевия вятър с богати на кислород прахови зърна наистина произвежда вода.
„Тъй като прахът, който е бил в изобилие в слънчевата мъглявина преди началото на планетезималното натрупване, е неизбежно облъчен, водата, произведена от този механизъм, е пряко свързана с произхода на водата в планетните системи и вероятно изотопния състав на земните океани.
Техните оценки за това колко вода може да се съдържа в космическите повърхности също предполагат начин, по който бъдещите космически изследователи биха могли да произвеждат запаси от вода дори на най-привидно сухите планети.
Съавторът професор Хоуп Иши от Хавайския университет в Маноа каза: „Един от проблемите на бъдещото изследване на човешкото пространство е как астронавтите ще намерят достатъчно вода, за да ги поддържат живи и да изпълняват задачите си, без да я носят със себе си по време на пътуването си. .
„Смятаме, че е разумно да предположим, че същият процес на космическо изветряне, който е създал водата на Итокава, ще се е случил в една или друга степен в много безвъздушни светове като Луната или астероида Веста. Това може да означава, че космическите изследователи може да са в състояние да обработват свежи запаси от вода направо от праха на повърхността на планетата. Вълнуващо е да се мисли, че процесите, които са формирали планетите, могат да помогнат за поддържането на човешкия живот, докато достигаме отвъд Земята.
Д-р Дейли добави: „Проектът на НАСА Artemis има за цел да създаде постоянна база на Луната. Ако лунната повърхност има подобен воден резервоар, произхождащ от слънчевия вятър, което изследването разкри на Итокава, това би представлявало огромен и ценен ресурс за подпомагане на постигането на тази цел.
Документът на екипа, озаглавен „Приносът на слънчевия вятър към океаните на Земята“, е публикуван в Природна астрономия.
Изследователи от Университета в Глазгоу, Университета Къртин, Университета в Сидни, Университета в Оксфорд, Хавайския университет в Маноа, Природонаучния музей, Националната лаборатория Идха, Локхийд Мартин, Националните лаборатории Сандия, Космическия център на НАСА Джонсън, Университетът на Вирджиния, Университетът на Северна Аризона и Университетът Пърдю допринесоха за статията.
