من أين أتت المياه على وجه الأرض؟

تشير الدلائل المستمدة من تحليل عينات القمر إلى أنه على الرغم من تشكل الأرض والقمر من تأثير عملاق ، إلا أنهما احتفظا في الغالب بوفرة العناصر المتطايرة البدائية ، بما في ذلك الماء. الائتمان: صورة آدم كونيل / إل إل إن إل

إن إمداد الأرض بالمياه مهم للغاية لقدرته على الحفاظ على الحياة ، ولكن من أين أتت تلك المياه؟ هل كانت موجودة عندما تشكلت الأرض أم تم تسليمها لاحقًا بواسطة النيازك أو المذنبات من الفضاء الخارجي؟

كان مصدر مياه الأرض محل نقاش طويل الأمد ويعتقد علماء مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL) أن لديهم الإجابة – ووجدوها من خلال النظر إلى صخور القمر.

منذ أن تشكل نظام الأرض والقمر معًا من تأثير جسمين كبيرين في وقت مبكر جدًا تاريخ النظام الشمسي، تاريخهم مرتبط إلى حد كبير. وبما أن القمر يفتقر إلى الصفائح التكتونية والظروف الجوية ، وهي عمليات تميل إلى محو أو إخفاء الأدلة على الأرض ، فإن القمر في الواقع مكان رائع للبحث عن أدلة لتاريخ مياه الأرض.

على الرغم من أن ما يقرب من 70 في المائة من سطح الأرض مغطى بالمياه ، فإن الكوكب بشكل عام مكان جاف نسبيًا مقارنة بالعديد من الأجسام الأخرى في النظام الشمسي. والقمر أكثر جفافاً. كانت الحكمة التقليدية هي أن نقص الأنواع المتطايرة (مثل الماء) على الأرض – وخاصة القمر – كان بسبب هذا التأثير العنيف الذي تسبب في استنفاد العناصر المتطايرة.

ولكن من خلال النظر في التركيب النظائري للصخور القمرية ، وجد الفريق أن الأجسام المشاركة في التأثير الذي شكل نظام الأرض والقمر لديها مستويات منخفضة جدًا من العناصر المتطايرة قبل الاصطدام ، وليس بسببه. على وجه التحديد ، استخدم الفريق الكمية النسبية لنظير الروبيديوم 87 المتطاير والمشع (⁸⁷Rb) ، والتي يتم حسابها من ابنتها نظير السترونتيوم -87 (⁸⁷Sr) ، لتحديد ميزانية Rb في نظام الأرض والقمر عند تكوينه. وجد الفريق ذلك بسبب ⁸⁷كان Sr ، وهو وكيل لميزانية القمر المتقلبة على المدى الطويل ، منخفضًا جدًا ، ويجب أن تكون الأجسام التي اصطدمت جافة في البداية ، ولم يكن بالإمكان إضافة الكثير منذ ذلك الحين.

“وُلدت الأرض إما بالمياه التي لدينا ، أو صدمنا شيء كان نقيًا بشكل أساسي H₂يا مع عدم وجود الكثير في ذلك. هذا العمل يقضي على النيازك أو الكويكبات كمصادر محتملة للمياه على الأرض ويشير بقوة نحو خيار “ولدت معها” ، كما قال عالم الكيمياء الكونية جريج برينيكا ، مؤلف مشارك في الورقة.

بالإضافة إلى تضييق المصدر المحتمل لمياه الأرض بشكل كبير ، يكشف هذا العمل بالإضافة إلى ذلك أن الأجسام الكبيرة التي تصطدمت يجب أن تأتي من النظام الشمسي الداخلي ، ولا يمكن أن يكون الحدث قد حدث قبل 4.45 مليار سنة ، مما يقلل بشكل كبير من التكوين. نافذة القمر.

وفقًا لارس بورغ ، المؤلف الرئيسي للدراسة: “لم يكن هناك سوى أنواع قليلة من المواد التي يمكن أن تتحد لتشكل الأرض والقمر ، ولم تكن غريبة – فمن المحتمل أن كلاهما مجرد أجسام كبيرة تشكلت تقريبًا في نفس المنطقة التي تصادف أن اصطدمت ببعضها البعض بعد أكثر من 100 مليون سنة بقليل من تشكل النظام الشمسي … لكن من حسن حظنا أنهم فعلوا ذلك بالضبط “.

المرجع: “أصل العناصر المتطايرة في نظام الأرض والقمر” بقلم لارس إي بورغ وغريغوري أ.برنيكا وتوماس س. كروجر ، 14 فبراير 2022 ، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
DOI: 10.1073 / pnas.2115726119

يظهر البحث في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم. ساهم عالم LLNL Thomas Kruijer أيضًا في البحث. تم تمويل العمل من قبل ناسا وبرنامج البحث والتطوير الموجه من المختبرات.