Anonim

روزيتا تسلط الضوء على أصل محيطات الأرض

الفراغ

ديفيد سزوندي

12 ديسمبر 2014

5 صور

تشير آخر النتائج إلى أن مياه الأرض ربما لم تأت من المذنبات (الصورة ESA / Rosetta / NAVCAM)

تعتبر المحيطات لغزًا بطرق أكثر من واحدة ، لكنك قد لا تتوقع أن تأتي الإجابات من مجموعة من الأجهزة الإلكترونية ومذنب. ولكن هذا ما تقوله وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) عن مسبار روزيتا غير المأهول الذي يدور حول المذنب 67P / Churyumov –Gerasimenko. على الرغم من أن 67P تقوم بأول زيارة لها إلى النظام الشمسي الداخلي ولن تقترب من الأرض أكثر من مئات الملايين من الأميال ، إلا أنها تلقي ضوءًا جديدًا على أحد الأسئلة الأساسية في تاريخ الأرض: أين المحيطات تأتي من؟

وفقا للنظريات الحالية ، تشكلت الأرض مع قرص الغبار والغاز الذي أحاط الشمس البدائية في كواكب. يمكن أن تكون المياه في المحيطات قد نشأت عن ذلك ، ولكن تكوين الأرض الحديثة الولادة قبل 4.6 بليون سنة تركها كتلة منصهرة متوهجة كانت ستغسل أي ماء إلى الفضاء قبل أن تتاح الفرصة للقشرة كي تتشكل. ومع ذلك ، فإن ثلاثة أرباع الأرض تغطيها المياه اليوم. إذن ، ما هو المصدر؟

فكرة واحدة هي أن الماء جاء من المذنبات. انها مصدر منطقي. المذنبات عبارة عن "كرات ثلجية قذرة " تتكون بشكل كبير من الجليد ، لذلك كان المطر المطرد منها خلال التاريخ المبكر للأرض عندما كان يتم قصف كوكب الأرض بواسطة كائنات من الفضاء يمكن أن يكون أصل المحيطات. ومع ذلك ، يحتاج الإثبات أكثر من معقول ؛ انها تحتاج الى أدلة.

لمعرفة ما إذا كانت المذنبات قد تكون مصدر مياه الأرض ، تحول العلماء إلى تحليل نظائري. يتكون الماء من ذرة أكسجين واثنين من ذرات الهيدروجين ، وتتكون ذرات الهيدروجين من بروتون وإلكترون. ومع ذلك ، إذا كانت لذرة الهيدروجين أيضاً نيوترون في نواتها ، فإنها تصبح نظير هيدروجين يسمى الديوتريوم.

ما هو المألوف في هذا هو أن النسبة بين ذرات الهيدروجين العادية والديوتريوم غير ثابتة. يعتمد ذلك على أصل الذرات ، ومن خلال مطابقة نسب مصدر واحد ضد آخر ، يمكن للعلماء أن يستنتجوا من المكان الذي قد تأتي فيه المياه في أي جزء معين من المجموعة الشمسية لأن النسبة تتغير أكثر من الشمس التي تحصل عليها. وهذا يعني أن المياه التي تأتي من حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري ستكون مختلفة عن المياه القادمة من حزام كايبر خارج بلوتو ، والتي بدورها تختلف عن تلك الموجودة في سحابة أورت على أطراف النظام.

وهنا يأتي دور روزيتا. ومن بين مجموعة الأدوات التي يحملها المدار هو مقياس مطياف Rosetta Orbiter for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) ، وهو زوج من مطياف الكتلة ومستشعر ضغط يستخدم لتحديد التركيب الكيميائي للمذنب 67P 's غيبوبة ، ودرجة حرارة وسرعة جزيئات الغاز ، وأخيرا ، وليس آخرا ، نسبة النظائر المختلفة - بما في ذلك الهيدروجين.

وفقا لعلماء الفلك ، يعتبر المذنب 67P أحفورة في الأيام الأولى من النظام الشمسي لأنه جاء من سحابة أورت ، التي ظلت دون تغيير لبلايين السنين. تطفو هذه الشظايا الجليدية في الفضاء إلى أن يزعجها نجم عابر أو أي جسم ضخم آخر وترسله نحو الشمس. كما يفعلون ذلك ، يتم التقاط بعض من قبل سحب الجاذبية من كوكب المشتري وتتحول إلى مدارات جديدة. في حالة 67P ، يتأرجح الآن حول الشمس في مدار إهليلجي يبلغ مدته 6.5 سنوات ، ولا يقترب من الشمس أكثر من نقطة بين الأرض والمريخ قبل أن يتجه إلى ما بعد كوكب المشتري.

ما يعنيه كل هذا هو أن 67P يتكون من ماء قديم للغاية وإذا كانت المذنبات هي مصدر محيطات الأرض ، فيجب أن تكون نسب النظائر مطابقة بدرجة معقولة. ومع ذلك ، فهي لا. تقول وكالة الفضاء الأوروبية إن جهاز 67P يؤكد القياسات المأخوذة من 11 مذنبًا آخر تم دراستها - جميعها ، باستثناء واحد ، أظهرت نسب ديتروم / هيدروجين مختلفة جدًا عن تلك الموجودة في الأرض. والمذنب الغريب ، يسمى المذنب هارتلي 2 ، هو المذنب عائلة جوبيتر ، الذي له أصل مختلف عن تلك الموجودة في سحابة أورت.

نسب الديوتريوم إلى الهيدروجين في المجموعة الشمسية (الصورة: ESA / Altweg)

في الإجمال ، تقول وكالة الفضاء الأوروبية أن نسبة الدوتريوم / الهيدروجين في الأرض هي 1.56 × 10-4 بينما نسبة 67P 's هي 5.3 x 10 –4 . وهذا يجعل نسبة 67P 's أعلى ثلاث مرات من محيطات الأرض وهي أعلى من أي مذنب سحابة Oort أخرى تم قياسها حتى الآن.

من ناحية أخرى ، تظهر النيازك التي نشأت في حزام الكويكبات تطابقًا وثيقًا مع الأرض ، لذا يعتقد علماء وكالة الفضاء الأوروبية أنه على الرغم من عدم وجود كمية من الماء في الكويكبات كما في المذنبات ، فإن الأول هو مصدر أكثر احتمالية للأرض بحار بسبب قصف هائل على مدى ملايين السنين. ويشير أيضًا إلى أن المذنبات العائلية من Jupiter قد تكون لديها بعض المفاجآت أيضًا.

"هذه النتائج المدهشة يمكن أن تشير إلى مصدر متنوع لمذنبات عائلة جوبيتر - ربما تشكلت على مدى أوسع من المسافات في نظام الطاقة الشمسية الشاب مما كنا نعتقد سابقا ،" تقول كاثرين ألتويج ، المحققة الرئيسية لروسينا. "استنتاجنا يستبعد أيضًا فكرة أن مذاهب عائلة جوبيتر تحتوي فقط على مياه شبيهة بالأرض المحيط ، ويضيف وزنا إلى النماذج التي تركز أكثر على الكويكبات كآلية التوصيل الرئيسية لمحيطات الأرض."

تم نشر نتائج فريق Rosetta في Science .

المصدر: وكالة الفضاء الأوروبية

تشير آخر النتائج إلى أن مياه الأرض ربما لم تأت من المذنبات (الصورة ESA / Rosetta / NAVCAM)

نسب الديوتريوم إلى الهيدروجين في المجموعة الشمسية (الصورة: ESA / Altweg)

القياسات الأولى لنسبة الماء في المذنب (الصورة:: ESA / ATG medialab)

حزام Kuiper و Oort Cloud في السياق (الصورة: ESA)

رسم تخطيطي لروزيتا (الصورة: ESA)

موصى به اختيار المحرر