Google tag (gtag.js)
Ta strona korzysta z cookies.

W ramach naszej strony internetowej przetwarzamy Wasze dane osobowe i korzystamy z plików cookies w celu realizacji usług. Przebywając na tej stronie internetowej automatycznie akceptujesz warunki dotyczące przetwarzania danych osobowych i plików cookies zawarte w POLITYCE PRYWATNOŚCI

Skąd się wzięła woda na Ziemi?

Data publikacji wpisu: 20/01/2023

Od wielu lat w środowisku naukowym trwa spór o pochodzenie wody na Ziemi a kolejne badania dostarczają nowych, często sprzecznych informacji. Wciąż nie ma jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, skąd wzięła się ta niezwykła substancja. Ostatnie odkrycie brytyjskich naukowców zdaje się potwierdzać dominującą hipotezę, która mówi o pozaziemskim pochodzeniu wody.

Według badaczy to asteroidy są odpowiedzialne za przyniesienie jej na naszą planetę. Jednak to nie jedyna koncepcja, która w ostatnich latach uzyskała poparcie środowiska naukowego.

 

Asteroida zmierzająca w kierunku Ziemi

Woda w stanie ciekłym to jedna z najpowszechniejszych substancji na Ziemi, zaraz za wodorem, będącym jej głównym składnikiem. Pokrywa aż trzy czwarte powierzchni całego globu i to dzięki niej na naszej planecie mogło powstać życie.

W ostatecznym wyjaśnieniu zagadki jej pochodzenia może pomóc odkrycie badaczy, którzy przeanalizowali skład meteorytu znalezionego w lutym zeszłego roku w angielskim mieście Winchcombe. Ze względu na to, że został odnaleziony i zabrany do badań zaledwie kilka godzin po upadku na Ziemię, poziom zanieczyszczenia ziemskimi substancjami chemicznymi był znikomy, dlatego właśnie ten okaz stanowił idealny materiał do analizy.

Naukowcy oszacowali wiek meteorytu na cztery i sześć dziesiątych miliarda lat i określili, że musi pochodzić z początkowego okresu formowania się Układu Słonecznego. To jedna z najstarszych kosmicznych skał, jakie było im dane zbadać. Ekspertom udało się określić, że należy do rzadkiego typu meteorytów o dużej zawartości węgla nazywanych chondrytami węglistymi. Podczas analizy badacze zaczęli od wypolerowania i ogrzania skały, po czym zbombardowali ją promieniami rentgenowskimi i wiązkami lasera. Dzięki temu odkryli, że pochodzi najprawdopodobniej z asteroidy orbitującej wokół Jowisza. Jednak najważniejsze, co udało im się znaleźć to spora zawartość wody, która stanowiła aż jedenaście procent masy meteorytu.

 

Fragment meteorytu z Winchcombe

Woda w różnych częściach Układu Słonecznego różni się atomami wodoru, które wchodzą w skład jej cząsteczek. Niewielka część atomów wodoru posiada dodatkowy neutron, co zwiększa masę cząstki, ale nie jej właściwości chemiczne. Te cięższe atomy wodoru znane są jako deuter, który dodatkowo może pomóc w określeniu wieku danej cząsteczki wody. Z czasem stosunek deuteru do wodoru może zwiększać się pod wpływem wielu procesów, takich jak na przykład radiacja. Deuter jest mniej reaktywny, dlatego trzyma się swojego miejsca silniej niż zwykły atom wodoru.

Po analizie badań meteorytu znalezionego w Witchcombe okazało się, że stosunek izotopów wodoru był bardzo zbliżony do tego w wodzie obecnej na Ziemi, co przemawiałoby za teorią Wielkiego Bombardowania. Według niej na początku formowania się Układu Słonecznego, około cztery miliardy lat temu, nasza planeta była dosłownie bombardowana przez deszcze asteroid bogatych w wodę. Skąd się tam wzięła?

Jak sugerują badania, kluczową rolę odegrało tutaj Słońce, a konkretnie wiatr słoneczny, który składa się głównie z atomów wodoru. Unoszony przez pole magnetyczne w przestrzeń kosmiczną najprawdopodobniej osadzał się na ziarenkach pyłu w dysku protoplanetarnym, gdzie łączył się z tlenem, tworząc wodę. Stamtąd jak na asteroidach woda mogła dosłownie ‘przylecieć’ na Ziemię’.

Aby potwierdzić hipotezę pozaziemskiego pochodzenia wody, brytyjscy naukowcy przeprowadzili analizę składu mikroskopijnych drobin pyłu, które japońska sonda kosmiczna Hayabusa zebrała z planetoidy Itokawa i w dwa tysiące dziesiątym roku dostarczyła na Ziemię. Jak się okazało, z jednego metra sześciennego asteroidy można uzyskać aż dwadzieścia litrów wody. To dla nas ważna wiadomość, ponieważ w przyszłości być może będzie można wykorzystać takie źródło tej bezcennej substancji.

Z zupełnie odmiennym wyjaśnieniem na temat pochodzenia wody na naszej planecie przychodzi kanadyjsko-irlandzki zespół naukowców, który w swoim badaniu posłużył się techniką symulacji komputerowej.

Oparli je na wiedzy, że w górnym płaszczu Ziemi ciekły wodór reaguje z kwarcem, najpowszechniejszym i jednocześnie najstabilniejszym związkiem w tej warstwie naszej planety. Badacze uwzględnili w swoich symulacjach wartości temperatury i ciśnienia na głębokości od czterdziestu do czterystu kilometrów.

Jak się okazało, reakcja ciekłego wodoru z dwutlenkiem krzemu zachodzi, kiedy temperatura w płaszczu sięga tysiąca czterystu stopni a ciśnienie jest aż dwadzieścia tysięcy razy większe niż to na powierzchni Ziemi. W rezultacie tej gwałtownej reakcji powstaje woda w stanie ciekłym i wodorek krzemu.

Uwięziona pod warstwą skał woda może osiągać ciśnienie nawet dwudziestu tysięcy atmosfer. Napięcia w płaszczu Ziemi wywołane tym ogromnym ciśnieniem mogą być przyczyną niewyjaśnionych dotąd trzęsień Ziemi, które mają miejsce setki kilometrów pod powierzchnią naszej planety. Różne minerały są w stanie niejako uwięzić cząsteczki wody, co może oznaczać, że głęboko w warstwach skalnych Ziemi znajdują się niezmierzone zasoby tej ważnej substancji. Taką hipotezę postawili już w dwa tysiące czternastym roku naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego a symulacje zespołu z Kanady i Irlandii wyraźnie ją potwierdzają. Niestety, te dowody nie prowadzą do jednoznacznego wniosku, co rzeczywiście stoi za pojawieniem się wody na naszej planecie. Na dalsze wyniki podobnych badań będziemy musieli jeszcze poczekać.

Na zakończenie ciekawostka, otóż w meteorycie z Witchcombe znaleziono nie tylko wodę, ale także aminokwasy uważane za niezbędne dla powstania życia. Być może jest to dowód nie tylko na pozaziemskie pochodzenie wody, ale też życia?