زمین و سایر سیارات آب اولیه خود را از منبعی غیرمنتظره به دست آوردند

آیا تا به حال فکر کرده‌اید که چگونه زمین خشک و آتشین ما در روزهای اولیه خود به آب دست یافت؟ خب، یافته‌های اخیر شاید عطش شما برای دانستن را فرونشاند.

با تشکر از داده‌های سنی به‌دست‌آمده از برخی کلاس‌های شهاب‌سنگ، اکنون بینش‌های تازه‌ای در مورد تولد اجرام کیهانی غنی از آب در منظومه شمسی اولیه داریم.

این ساختارهای کوچک نجومی، یا به اصطلاح علمی سیاره‌واره‌ها، نقش یک سرویس تحویل کیهانی را ایفا کردند، و به طور مداوم مواد لازم برای ساخت سیارات را فراهم می‌کردند – از جمله زمین خودمان که در ابتدا آب کمی داشت.

پروفسور دکتر ماریو تریلوف، مدیر آزمایشگاه کلائوس تشیرا برای کیهان‌شیمی در مؤسسه علوم زمین دانشگاه هایدلبرگ، توضیح می‌دهد: “این اجرام کوچک فقط مواد ساختمانی برای سیارات را تأمین نکردند.” او می‌افزاید، “در واقع، آنها منبع اصلی آب زمین هستند.”

قرار دادن قطعات پازل کنار هم

این سیاره‌واره‌ها در دماهای خنک‌تر در منظومه شمسی بیرونی که یخ به عنوان آب جامد وجود داشت، شکل گرفتند.

این در تضاد شدید با سایر اجرام آسمانی است که در تاریخ اولیه منظومه شمسی شکل گرفتند و بسیار گرم و نزدیک به خورشید بودند تا یخ را نگهداری کنند.

اجرام اولیه شرایط حرارتی شدیدی را تجربه کردند که مانع از تجمع یا نگهداری مواد فرار مانند آب می‌شد.

با تجزیه و تحلیل دقیق داده‌های سنی و استفاده از مدل‌های محاسباتی پیشرفته، یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی شامل دانشمندان برجسته علوم زمین از دانشگاه هایدلبرگ، توانستند تکامل حرارتی اجرام مادر این سیاره‌واره‌ها را ردیابی کنند.

ایزوتوپ‌ها و آب اولیه زمین

تحقیقات آنها شامل بررسی ترکیبات ایزوتوپی و انجام شبیه‌سازی‌هایی برای درک دینامیک حرارتی و ترکیب مواد این اجرام اولیه منظومه شمسی بود.

تیم کشف کرد که برخی سیاره‌واره‌ها به‌سرعت در کمتر از دو میلیون سال شکل گرفتند. این اجرام سریع‌الشکل به حدی گرم شدند که کاملاً ذوب شدند و همه عناصر فرار از جمله آب خود را از دست دادند.

گرمایش سریع احتمالاً به دلیل تجزیه ایزوتوپ‌های رادیواکتیو کوتاه‌عمر بود که مقادیر زیادی گرما آزاد می‌کرد.

یک گروه دوم از سیاره‌واره‌ها، همان‌طور که در مطالعه فعلی نشان داده شده است، در دماهای خنک‌تر در نقاط بیرونی منظومه شمسی شکل گرفتند.

این سیاره‌واره‌ها از محیط حرارتی پایین‌تر بهره‌مند شدند که به آنها اجازه داد محتوای آب خود را حفظ کنند.

این آب در ساختارهای کریستالی محبوس شده بود، که به این اجرام اجازه داد عناصر فرار خود را علی‌رغم شکل‌گیری در مراحل بعدی تکامل منظومه شمسی حفظ کنند.

برای آب اولیه زمین، اندازه مهم است

دانشمندان دریافتند که توانایی سیاره‌واره‌ها برای شکل‌گیری مداوم، حتی در مراحل بعدی منظومه شمسی، به دلیل چندین اثر تأخیری بود.

این اثرات تأخیری برای اجازه دادن به بلوک‌های سازنده سیارات برای باقی ماندن در دوره‌های طولانی مدت حیاتی بودند.

به‌طور اساسی، آنها مشاهده کردند که برخوردهای مکرر بین تجمعات گرد و غبار – مواد خام برای سیاره‌واره‌ها – رشد سریع سیارات کوچک را مسدود می‌کرد.

این تجمعات، که از ذرات کوچک تشکیل شده بودند، به هم می‌چسبیدند، اما محیط پر هرج و مرج منظومه شمسی اولیه باعث می‌شد که این تشکیل‌ها اغلب از هم بپاشند.

این چرخه مداوم برخورد و خرد شدن روند شکل‌گیری را کند کرد و به سیاره‌واره‌ها اجازه داد تا در دوره‌های زمانی بسیار طولانی‌تر شکل بگیرند.

دکتر ولادیمیر نیومن، که رهبری تحقیقات در چندین مؤسسه از جمله دانشگاه هایدلبرگ را بر عهده داشت، نقش حیاتی برخی اجرام آسمانی در تشکیل زمین را برجسته کرد.

او توضیح داد: “به لطف این سیارات کوچک غنی از آب یا قطعات آنها به شکل سیارک‌ها یا شهاب‌سنگ‌ها، زمین توانست از تبدیل شدن به یک سیاره خشک و بی‌جان در فرآیند رشد خود جلوگیری کند.”

این مطالعه پیشنهاد می‌دهد که این اجرام حاوی آب در شکل‌دهی سیاره ما به یک دنیای قابل سکونت نقش اساسی داشتند و به طور قابل توجهی به محتوای آب آن در مراحل اولیه تکامل کمک کردند.

نه فقط داستان زمین

آیا ممکن است داستان زمین در کسب آب منحصر به فرد نباشد؟ از آنجا که تولد سیاره‌واره‌ها در سیستم‌های سیاره‌ای بیرونی بر اساس قوانین فیزیکی مشابه با منظومه شمسی ما عمل می‌کند، تیم تحقیقاتی این فرض را مطرح می‌کند که ممکن است سیاراتی شبیه به زمین در جای دیگری از کیهان وجود داشته باشند.

بر اساس گفته پروفسور تریلوف، اگر این سیارات نیز در طول سفر تکاملی خود از اجرام کوچک آب دریافت کرده باشند، ممکن است شرایط لازم برای منشأ حیات را برآورده کنند.

آیا این می‌تواند آغاز یک درک جدید از امکان‌های حیات در جهان باشد؟ تنها زمان خواهد گفت. با وجود اینکه این هنوز یک نظریه است، اما باعث می‌شود که منابع آب خود را بیشتر قدردان باشیم، اینطور نیست؟

در نهایت، زندگی به شکل امروزی خود، مدیون این سیاره‌واره‌های کوچک و شگفت‌انگیز است. آیا این شگفت‌انگیز نیست که کمی گرد و غبار کیهانی ما را به کجا می‌رساند؟

مطالعه کامل در مجله Scientific Reports منتشر شده است.