هل جلبت المذنبات الماء إلى الأرض؟

ظل علماء الفلك يجادلون منذ عدة سنوات حول جلب المذنبات للأرض مياهها. ثم في عام 2011 ، استخدم فريق دولي من علماء الفلك مرصد هيرشل الفضائي لدراسة المذنب هارتلي 2 (103P / هارتلي)نشر نتائجهمعلى أول مذنب تم التأكد من احتوائه على مياه شبيهة بالمحيطات.

إلى جانب الحياة ، فإن أهم ما يميز الأرض عن الكواكب الأخرى في النظام الشمسي هو وجود كميات وفيرة من الماء السائل. تم العثور على جزيئات الماء في السدم في مناطق بعيدة من المجرة ، لذا فإن الماء نفسه ليس نادرًا في الكون. لذلك قد يكون من المدهش معرفة أنه لا أحد يعرف حقًا كيف وصلت كل المياه على الأرض إلى هنا!

المذنب هارتلي 2. حقوق الصورة: ناسا

على مر السنين ، حظيت أربع نظريات بارزة تشرح أصل الماء على الأرض بتأييد. في إحداها ، أثرت الكويكبات والنيازك الغنية بالمياه على الأرض الرضيعة ، ووزعت المياه عبر الكوكب بالقوة الغاشمة. في عملية أخرى أكثر هدوءًا ، تشكلت المحيطات عندما تم دمج الهيدروجين والأكسجين في المواد التي تتكون منها الأرض (على سبيل المثال ، الهيدروكربونات والأكسجين في أكاسيد الحديد) كيميائيًا أسفل قشرة الأرض وظهرت كبخار بركاني يتكثف ويمطر على السطح . تشير نظرية أحدث إلى أن جزيئات الماء قد التصقت بالفعل بأسطح حبيبات الغبار البينجمي التي تراكمت لتشكل النظام الشمسي. في هذه الحالة ، تراكم الماء بالتزامن مع بقية الكوكب. وأخيرًا وليس آخرًا ، هناك المذنبات.

المذنب هياكوتاكي. حقوق الصورة: E. Kolmhofer، H. Raab؛ مرصد يوهانس كبلر

لعقود من الزمان ، كانت الحكمة المقبولة هي أن المذنبات جلبت نسبة كبيرة من الماء إلى الأرض البدائية. على الرغم من العلاقة المنطقية على ما يبدو بين المذنبات والمحيطات ، فقد كانت هناك مشكلة خطيرة في هذه النظرية: فقد اختلف تكوين الماء المكتشف حتى الآن في المذنبات اختلافًا جوهريًا عن تكوين محيطات الأرض ، لذلك لا يمكن أن تكون عنصرًا أساسيًا. مصدر. كانت هذه المشكلة خطيرة بما يكفي لتهديد نموذج مصدر المذنب تمامًا. أو على الأقل كان حتى الآن.

ليست كل المياه متساوية



تكمن جذور مشكلة التكوين التي أعاقت نموذج المذنب في التركيب الذري لمياه المحيط. اتضح أنه ليست كل مياه المحيطات تتكون من مياه 'عادية' (أي H2O). حوالي واحد من كل 3200 جزيء ماء في المحيط هو aالماء الثقيلجزيء مصنوع من الديوتيريوم - ذرة هيدروجين مع نيوترون إضافي. عندما يتحد نظير الهيدروجين هذا مع الأكسجين لتكوين الماء ، يكون في الواقع أثقل بنسبة 10 بالمائة تقريبًا من الشكل الأكثر شيوعًا للماء الموجود في كل مكان حولنا على الأرض.

أي نظرية لنقل الماء إلى الأرض من الفضاء يجب أن تأخذ في الحسبان هذه النسبة المحددة لجزيئات الماء العادي إلى الثقيل. وهذا هو سبب تفضيل العديد من الباحثين ، على سبيل المثال ، نموذج اصطدام الكويكب. لقد تحقق العلماء من أن الكويكبات وبعض النيازك تحتوي على النسبة الصحيحة من الماء الثقيل إلى العادي.

لكي تكون المذنبات مصدرًا لمياه المحيطات على الأرض ، يجب أن تحتوي أيضًا على النسبة الصحيحة من الماء الثقيل إلى الماء العادي. ولكن حتى المذنب هارتلي 2 ، لم يتم العثور على مذنب يلبي هذا المعيار الحيوي.

في الواقع ، كانت الكيمياء المحددة للمذنبات غير معروفة حتى ثمانينيات القرن الماضي ، عندما أجريت القياسات المباشرة الأولى لجليد المذنب على مذنب هالي و- بعد سنوات- مذنب هياكوتاكي. لسوء الحظ ، احتوى هذان المذنبان على ضعف كمية الماء الثقيل الموجودة في الماء على الأرض. هذا يعني أنهم ، والمذنبات مثلهم ، لا يمكن أن يكونوا مصدرًا لمياه المحيط. كان نموذج المذنب يغرق بسرعة.

لكن العلماء لم يكونوا على استعداد للاستسلام. في عام 2000 ، انتهز العلماء فرصة نادرة لإجراء قياس آخر لمياه المذنب عندما انكسر المذنب LINEAR عند اقترابه من الشمس. في حين أن النسبة الصحيحة من الديوتيريوم إلى الهيدروجين لم يتم قياسها بشكل مباشر ، إلا أن متتبعات كيميائية أخرى أشارت بقوة إلى أن الديوتيريوم كان موجودًا بالكمية الصحيحة المطلوبة لشرح تكوين مياه المحيطات.

على مدى السنوات العشر التالية ، كانت هيئة المحلفين لا تزال غير مقيدة بشأن ما إذا كانت المذنبات يمكن أن تحتوي على الكمية المناسبة من الديوتيريوم أم لا. في الوقت الحاضر ، بفضل Comet Hartley 2 ، يبدو أن المذنبات عادت إلى اللعبة!

يُعتقد أن مذنبات مثل Hartley 2 و LINEAR ، وكلاهما نشأ في حزام كويبر بالقرب من مدار المشتري ، تمتلك كمية مناسبة من الماء الثقيل. يعد العثور على مثل هذه المذنبات أمرًا صعبًا نظرًا لأن اضطرابات الجاذبية استنفدت مع مرور الوقت مصدر المذنبات هذا. لم تنشأ المذنبات هالي وهيوكاتاكي في نفس المنطقة ، وهو ما يفسر اختلاف تركيبهما الكيميائي تمامًا.

صورة ناسا لنواة هارتلي 2 مع أطياف متراكبة من الماء العادي والثقيل ، كما لوحظ بواسطة جهاز الأشعة تحت الحمراء البعيدة على متن مرصد هيرشل الفضائي. حقوق الصورة: NASA / JPL-Caltech / R. الأذى

اعترف تيد بيرجين من جامعة ميتشيغان - وهو عضو في الفريق الذي اكتشف المياه الشبيهة بالمحيطات في المذنب هارتلي 2 في عام 2011 - أن النتيجة مبنية على عينة واحدة. قال لـ ForVM في الخريف الماضي:

نحتاج حقًا إلى معرفة ما إذا كان هذا المذنب عضوًا تمثيليًا في حزام كايبر. إنه قياس مهم للغاية ولكننا نحتاج إلى المزيد للبدء في تجميع أجزاء هذا اللغز معًا.

تظهر النتائج أن كمية المواد الموجودة هناك والتي يمكن أن تكون قد ساهمت في تكوين محيطات الأرض ربما تكون أكبر مما كنا نظن. ما يضيفه هذا إلى القصة هو أن خزان المواد الذي يمكن إحضاره إلى الأرض مع 'النوع' المناسب من الماء أكبر بكثير. هذا لا يعني أن المذنبات قد جلبت الماء بالفعل إلى الأرض ولكن بالأحرى أنها قد جلبت.

في حين أنه من المرجح أن الماء جاء إلى الأرض من خلال مجموعة متنوعة من العمليات ، فإن هذا الاكتشاف الأخير يعيد تنشيط النظرية القائلة بأن المذنبات ربما تكون قد ساهمت كثيرًا من الماء في الأرض مما كان يُعتقد مؤخرًا.

الآن ، بالنسبة لأصل المذنبات نفسها؟ هذا سؤال ليوم آخر ممطر.

خلاصة القول: ظل علماء الفلك يجادلون منذ عقود حول كيفية حصول الأرض على مياهها. في عام 2011 ، باستخدام مرصد هيرشل الفضائي لدراسة المذنب هارتلي 2 (103P / هارتلي) ، وجد فريق دولي من علماء الفلك بما في ذلك تيد بيرجين من جامعة ميشيغان ، أول مذنب تم تأكيد احتوائه على مياه شبيهة بالمحيطات. المذنب هو المذنب هارتلي 2.ظهرت هذه النتائج على الإنترنت5 أكتوبر 2011 ، في المجلةطبيعة سجية.

يتدهور القلب الجليدي للمذنب هارتلي 2 بمعدل متغير