Täna ajakirjas avaldatud uues artiklis Looduse astronoomia, Ühendkuningriigi, Austraalia ja Ameerika teadlaste meeskond kirjeldab, kuidas iidse asteroidi uus analüüs viitab sellele, et maavälised tolmuterad kandsid planeedi moodustumisel vett Maale.
Terades olevat vett tootis ruumi ilmastikuolud, protsess, mille käigus Päikese tuulena tuntud laetud osakesed muutsid terade keemilist koostist, et tekitada veemolekule.
Leid võib vastata kauaaegsele küsimusele, kust on ebatavaliselt veerikkal Maa peal ookeanid, mis katavad 70 protsenti selle pinnast – palju rohkem kui ükski teine meie päikesesüsteemi kivine planeet. Samuti võib see aidata tulevastel kosmosemissioonidel leida õhuvabades maailmades veeallikaid.
Planeediteadlased on aastakümneid pead murdnud Maa ookeanide päritolu üle. Üks teooria viitab sellele, et võis tuua ühte tüüpi vett kandvaid kosmosekivimeid, mida tuntakse C-tüüpi asteroididena vesi planeedile kujunemise lõppfaasis 4.6 miljardit aastat tagasi.
Selle teooria testimiseks on teadlased varem analüüsinud C-tüüpi asteroidide tükkide isotoop-sõrmejälgi, mis on langenud Maale veerikaste süsiniku sisaldavate kondriitmeteoriitidena. Kui vesiniku ja deuteeriumi suhe meteoriidivees ühtiks maismaavee omaga, võiksid teadlased järeldada, et C-tüüpi meteoriidid olid tõenäoline allikas.
Tulemused ei olnud nii selged. Kuigi mõne veerikka meteoriidi deuteeriumi/vesiniku sõrmejäljed kattusid tõepoolest Maa veega, siis paljudel mitte. Keskmiselt ei ühtinud nende meteoriitide vedelad sõrmejäljed Maa vahevööst ja ookeanidest leitud veega. Selle asemel on Maal erinev, veidi heledam isotoopne sõrmejälg.
Teisisõnu, kuigi osa Maa veest pidi pärinema C-tüüpi meteoriitidest, peab tekkiv Maa saama vett veel vähemalt ühest isotoopvalguse allikast, mis pärines mujalt Päikesesüsteemist.
Glasgow ülikooli juhitud meeskond kasutas tipptasemel analüütilist protsessi, mida nimetatakse aatomsondi tomograafiaks, et uurida proove teist tüüpi kosmosekivimitest, mida tuntakse S-tüüpi asteroidina ja mis tiirlevad päikesele lähemal kui C-tüüpi asteroidid. Nende analüüsitud proovid pärinesid asteroidilt nimega Itokawa, mille kogus Jaapani kosmosesond Hayabusa ja mis naasis 2010. aastal Maale.
Aatomisondi tomograafia võimaldas meeskonnal mõõta terade aatomistruktuuri ühe aatomi kaupa ja tuvastada üksikuid veemolekule. Nende leiud näitavad, et kosmose ilmastiku mõjul tekkis Itokawast pärit tolmusuuruste terade pinna all märkimisväärne kogus vett.
Varajane päikesesüsteem oli väga tolmune koht, pakkudes palju võimalusi vee tootmiseks kosmoses levivate tolmuosakeste pinna all. Teadlaste arvates oleks see veerikas tolm Maa ookeanide kohaletoimetamise käigus sadanud varajasele Maale koos C-tüüpi asteroididega.
Dr Luke Daly, Glasgow ülikooli geograafia- ja maateaduste koolist, on artikli juhtiv autor. Dr Daly ütles: "Päikesetuuled on peamiselt vesiniku- ja heeliumioonide vood, mis voolavad pidevalt Päikeselt kosmosesse. Kui need vesinikuioonid tabavad õhutut pinda nagu asteroid või kosmoses leiduv tolmuosake, tungivad nad mõnekümne nanomeetri sügavusele pinnast allapoole, kus võivad mõjutada kivimi keemilist koostist. Aja jooksul võib vesinikioonide "ruumi ilmastikumõju" tõttu kivis sisalduvatest materjalidest välja paisata piisavalt hapnikuaatomeid, et tekitada H.2O – vesi – asteroidi mineraalide sees lõksus.
"Oluline on see, et varase päikesesüsteemi toodetud päikesetuulest saadud vesi on isotoopselt kerge. See viitab tugevalt sellele, et peeneteraline tolm, mille päikesetuul põrutas ja miljardeid aastaid tagasi moodustuvale Maale tõmbas, võib olla planeedi puuduva veehoidla allikas.
Prof Phil Bland, John Curtini austatud professor Curtini ülikooli Maa- ja planetaarteaduste koolist ja artikli kaasautor, ütles: "Aatomisondide tomograafia võimaldab meil heita uskumatult üksikasjaliku ülevaate umbes esimese 50 nanomeetri ulatuses pinnast. tolmuterad Itokawal, mis tiirleb ümber päikese 18-kuuliste tsüklitena. See võimaldas meil näha, et see ilmastikutingimustega äärise fragment sisaldas piisavalt vett, mis suurendaks seda umbes 20 liitrit kivi iga kuupmeetri kohta.
Kaasautor prof Michelle Thompson Purdue ülikooli maa-, atmosfääri- ja planeediteaduste osakonnast lisas: „See on selline mõõtmine, mis ilma selle tähelepanuväärse tehnoloogiata poleks olnud võimalik. See annab meile erakordse ülevaate sellest, kuidas kosmoses hõljuvad väikesed tolmuosakesed võivad aidata meil tasakaalustada Maa vee isotoopkoostise raamatuid ja anda meile uusi vihjeid, mis aitavad lahendada selle päritolu mõistatust.
Teadlased hoolitsesid selle eest, et nende testimise tulemused oleksid täpsed, tehes tulemuste kontrollimiseks täiendavaid katseid teiste allikatega.
Dr Daly lisas: "Curtini ülikooli aatomisondide tomograafiasüsteem on maailmatasemel, kuid seda pole kunagi harjunud sellise vesiniku analüüsi jaoks, mida me siin tegime. Tahtsime olla kindlad, et tulemused, mida nägime, olid täpsed. Esitasin meie esialgseid tulemusi 2018. aasta Kuu- ja planeediteaduse konverentsil ja küsisin, kas mõni kohalviibiv kolleeg aitaks meil oma leide nende endi proovidega kinnitada. Meie rõõmuks pakkusid abi kolleegid NASA Johnsoni kosmosekeskusest ja Hawaii ülikoolist Mānoa, Purdue, Virginia ja Põhja-Arizona ülikoolides ning Idaho ja Sandia riiklikes laborites. Nad andsid meile sarnaste mineraalide proove, mida kiiritati vesiniku asemel heeliumi ja deuteeriumiga, ning nende materjalide aatomisondi tulemuste põhjal selgus kiiresti, et Itokawas nähtu oli maavälise päritoluga.
„Selles uurimistöös oma tuge pakkunud kolleegid on tõesti kosmoseilmastiku unistuste meeskond, nii et oleme kogutud tõendite üle väga põnevil. See võib avada ukse palju paremaks arusaamiseks sellest, milline nägi välja varane päikesesüsteem ning kuidas tekkisid Maa ja selle ookeanid.
Professor John Bradley Hawaii ülikoolist Mānoas Honolulus, töö kaasautor, lisas: Veel kümmekond aastat tagasi oli arusaam, et päikesetuule kiiritamine on päikesesüsteemi vee päritolu seisukohast oluline. , mis on Maa ookeanide jaoks palju vähem oluline, oleks skeptiliselt vastu võetud. Näidates esimest korda, et vett toodetakse kohapeal asteroidi pinnal tugineb meie uuring kogunevale tõendusmaterjalile selle kohta, et päikesetuule ja hapnikurikaste tolmuteradega koosmõjul tekib tõepoolest vett.
"Kuna tolm, mis oli päikese udukogus rohkesti enne planetesiaalse akretsiooni algust, kiiritati vältimatult, on selle mehhanismi abil toodetud vesi otseselt seotud planeedisüsteemide vee päritoluga ja võib-olla ka Maa ookeanide isotoopkoostisega."
Nende hinnangud selle kohta, kui palju vett võib kosmoseilmaga pindadel sisaldada, viitavad ka sellele, kuidas tulevased kosmoseuurijad saaksid veevarusid toota isegi kõige põuavamatel planeetidel.
Kaasautor professor Hope Ishii Hawaii ülikoolist Mānoas ütles: "Üks tulevaste inimeste kosmoseuuringute probleeme on see, kuidas astronaudid leiavad piisavalt vett, et neid elus hoida ja oma ülesandeid täita, ilma et nad seda reisile kaasa kannaksid. .
"Meie arvates on mõistlik eeldada, et sama kosmose ilmastikuprotsess, mis tekitas vee Itokawal, on ühel või teisel määral toimunud paljudes õhuvabades maailmades, nagu Kuu või asteroid Vesta. See võib tähendada, et kosmoseuurijad võivad olla võimelised töötlema värskeid veevarusid otse planeedi pinnal olevast tolmust. Põnev on mõelda, et planeedid moodustanud protsessid võivad aidata kaasa inimeste elule, kui jõuame Maast kaugemale.
Dr Daly lisas: "NASA Artemise projekt kavatseb rajada Kuule alalise baasi. Kui Kuu pinnal on sarnane päikesetuulest pärit veereservuaar, nagu see uuring Itokawas avastas, oleks see tohutu ja väärtuslik ressurss selle eesmärgi saavutamisel.
Töörühma artikkel pealkirjaga "Päikesetuule panus Maa ookeanidesse" avaldatakse Looduse astronoomia.
Glasgow ülikooli, Curtini ülikooli, Sydney ülikooli, Oxfordi ülikooli, Mānoa Hawaii ülikooli, loodusloomuuseumi, Idha riikliku labori, Lockheed Martini, Sandia riiklike laborite, NASA Johnsoni kosmosekeskuse teadlased, Virginia Ülikool, Põhja-Arizona Ülikool ja Purdue Ülikool andsid kõik oma panuse paberi koostamisse.
