Произходът на водата на Земята е вечна мистерия. Има различни хипотези и теории, обясняващи как водата е попаднала тук, както и много доказателства в тяхна подкрепа. Но водата е вездесъща в протопланетните дискове и в крайна сметка произходът на водата може да не е толкова мистериозен.

Изследователска статия в GeoScienceWorld Elements показва, че други млади слънчеви системи имат изобилие от вода. В слънчеви системи като нашата, водата се появява, докато младата звезда расте и планетите се формират. Доказателството е в съдържанието на тежка вода на Земята и показва, че водата на нашата планета е на 4.5 милиарда години.

Статията е наречена „Пием вода на 4.5 милиарда години“, а авторите са Сесилия Чекарели и Фуджун Ду. Чекарели е италиански астроном от Института за планетарни науки и астрофизика в Гренобъл, Франция. Ду е астроном в обсерваторията Purple Mountain в Нанкин, Китай.

Формирането на Слънчева система започва с гигантски молекулен облак. Облакът е предимно водород – основният компонент на водата. Следват хелий, кислород и въглерод, по ред на изобилие. Облакът също така съдържа малки зърна силикатен прах и въглероден прах. Изследователската статия ни превежда през историята на водата в нашата Слънчева система.

Тук, в студените части на молекулярен облак, когато кислородът се натъкне на прашинка, той замръзва и се придържа към повърхността. Но водата не е вода, докато водородът и кислородът не се комбинират и по-леките водородни молекули в облака подскачат върху замръзналите зърна прах, докато не срещнат кислород. Когато това се случи, те реагират и образуват воден лед или два вида вода: обикновена вода и тежка вода, съдържаща деутерий.

Деутерият е изотоп на водорода, наречен тежък водород (HDO). Той има протон и един неутрон в ядрото си. Това го отделя от „обикновения“ водород, наречен протий. Протиумът има протон, но няма неутрон. И двата водородни изотопа са стабилни и продължават да съществуват и до днес, като и двата могат да се комбинират с кислород, за да образуват вода.

Когато водният лед образува мантия върху прахови зърна, авторите го наричат ​​студена фаза: това е първа стъпка в процеса, който очертават в своята статия.

Гравитацията започва да се упражнява в облака, докато материята се натрупва в центъра. Повече маса попада в центъра на молекулярния облак и започва да образува протозвезда. Част от гравитацията се превръща в топлина и в рамките на няколко астрономически единици (AU) от центъра на облака, газът и прахът в диска достигат 100 Келвина.

100K е адски студено по отношение на Земята: -173 градуса по Целзий. Но от химическа гледна точка това е достатъчно, за да предизвика сублимация и ледът променя фазата си във водна пара. Сублимацията се случва в горещ регион, който представлява топла обвивка около центъра на облака. Въпреки че съдържат и сложни органични молекули, водата се превръща в най-разпространената молекула там.

Водата е в изобилие в този момент, въпреки че цялата е само пара.

След това звездата започва да се върти и околните газ и прах образуват сплескан, въртящ се диск, наречен протопланетарен диск. Всичко, което в крайна сметка ще се превърне в планетите на Слънчевата система и други елементи, е вътре в този диск.

Младата протозвезда все още набира маса и нейният живот на синтез в главната последователност все още е в нейното бъдеще. Младата звезда генерира малко топлина от удари на повърхността си, но не много. Така че дискът е студен и регионите, които са най-отдалечени от младата протозвезда, са най-студени. Това, което се случва след това, е решаващо според авторите.

Водният лед, образуван в стъпка едно, се освобождава в газ в стъпка втора, но отново се кондензира в най-студените части на протопланетарния диск. Същата популация от прахови зърна отново е покрита с ледена мантия. Но сега водните молекули в тази ледена мантия съдържат историята на водата в Слънчевата система.

В четвърта стъпка Слънчевата система започва да се оформя и да прилича на по-пълно оформена система. Всички неща, с които сме свикнали, като планети, астероиди и комети, започват да се формират и заемат своите орбити. И от какво произлизат? Тези малки прашинки и техните два пъти замразени водни молекули.

Това е ситуацията, в която се намираме днес. Макар астрономите да не могат да пътуват назад във времето, те стават все по-добри в наблюдението на други млади слънчеви системи и намирането на улики за целия процес. Водата на Земята също съдържа критично важна информация: съотношението на тежка вода към обикновена вода.

Снимка: Unsplash

Виж още: Adidas vs. Nike – изкуствен интелект vs робот

 



Източник