کشف جدید درباره منشاء فرازمینی اقیانوس ها

یک مطالعه جدید که با مشارکت موسسه اقیانوس شناسی Woods Hole انجام شده است، بینش جدیدی را در مورد منشا فرازمینی آب دریاچه ها، رودخانه ها و اقیانوس های ارائه می دهد.

به گزارش تکناک،71 درصد از سطح زمین را آب تشکیل می دهد ولی هیچ کس نمی داند که چگونه و چه زمانی این مقدار از آب به سیاره زمین رسیده است. در تاریخ 15 مارس، یک مطالعه جدید در مجله  nature  منتشر شد که دانشمندان را به پاسخ به این سوال نزدیک تر می کند.

سون نیلسن، یک دانشمند زمین شناسی و ژئوفیزیک در مؤسسه اقیانوس شناسی Woods Hole و یکی از نویسندگان این مطالعه است که شهاب سنگ های ذوب شده ای را که از زمان شکل گیری منظومه شمسی در چهار و نیم میلیارد سال پیش در فضا شناور بودند، تجزیه و تحلیل کرد. نتایج نشان داد که این شهاب سنگ‌ها دارای محتوای بسیار کمی از آب و در واقع، جزو خشک ‌ترین مواد فرازمینی هستند که تا به حال اندازه‌گیری شده‌است.

این نتایج به محققان اجازه می دهد  احتمال شهاب سنگ ها را به عنوان منبع اصلی آب زمین رد کنند و به همین دلیل می‌تواند به محققانی که در جستجوی آب و حیات در سیارات دیگرهستند، کمک کند. همچنین، محققان را در درک شرایط غیرمحتملی که زمین را به یک سیاره قابل سکونت تبدیل کرده است، یاری کند.

این مطالعه توسط استادیار زمین شناسی دانشگاه مریلند (UMD) مگان نیوکمب، با نویسندگان دیگری از موسسه علوم Carnegie انجام شد.

نیوکمب بیان کرد که برای درک بهتر اینکه سیاره ما چگونه موفق شده است آب به دست بیاورد، تحقیقاتی را آغاز کردیم، زیرا این مسئله هنوز کاملا واضح نیست. به دست آوردن آب و داشتن اقیانوس های سطحی در یک سیاره کوچک و نزدیک به خورشید، یک چالش بزرگ است.

تیم محققان، هفت شهاب سنگ  ذوب شده یا اکندریتی که پس از میلیاردها سال از حداقل پنج سیاره کوچک به زمین برخورد کرده بودند، را تجزیه و تحلیل کردند. آنان بر این اساس به پاسخ این پرسش که سیاره ما چگونه به این مقدار آب رسید، نزدیک شدند. این اجرام آسمانی در فرآیندی به نام ذوب، در اثر فروپاشی عناصر رادیواکتیو در تاریخ اولیه منظومه شمسی گرم شدند و سپس  سیارات منظومه شمسی را به لایه‌های جداگانه شامل پوسته، گوشته و هسته تبدیل کردند.

از آنجا که این  شهاب ‌سنگ‌ها به تازگی کشف شده‌اند، این اولین باری بود که محتوای آب آن‌ها اندازه‌گیری می شد. لیام پترسون، دانشجوی کارشناسی ارشد زمین‌شناسی در دانشگاه UMD، از یک میکروکاوشگر الکترونی برای اندازه‌گیری سطوح منیزیم، آهن، کلسیم و سیلیکون استفاده و سپس در آزمایشگاه Carnegie مؤسسه علوم زمین و سیارات، با دستگاه طیف ‌سنجی جرمی یونی ثانویه، محتوای آب آن‌ها را اندازه‌گیری کرد.

کانل الکساندر، دانشمند مؤسسه علمی کارنگی و یکی دیگر از نویسندگان  این مطالعه می گوید: تحلیل آب در مواد بسیار خشک با چالش همراه است زیرا هر آب زمینی روی سطح نمونه یا درون ابزار اندازه‌ گیری، به راحتی تشخیص داده می‌شود و ممکن است نتایج را تحت تأثیر قرار دهد.

محققان برای کاهش آلودگی، ابتدا نمونه‌های خود را در یک اجاق خلا با دمای پایین خشک کردند تا هرگونه آب سطحی حذف شود. سپس نمونه ‌ها قبل از تحلیل در طیف ‌سنج جرمی یونی ثانویه، باید یک بار دیگر خشک می شدند.

نیوکمب گفت: من مجبور شدم نمونه‌ها را بیش از یک ماه زیر یک توربوپمپ (یک خلا واقعاً باکیفیت) بگذارم تا میزان آب زمینی به اندازه کافی پایین بیاید.

بعضی از نمونه‌های شهاب‌سنگ از منظومه شمسی درونی به دست آمده‌اند، جایی که زمین در آن قرار دارد و معمولاً فرض می‌شود شرایط گرم و خشکی در آن وجود دارد. همچنین نمونه‌های کمیاب دیگر از بخش‌های بیرونی و سردتر منظومه سیاره‌ای ما، از جمله قطب‌ های یخی آن به دست آمده‌اند. در حالی که به طور کلی تصور می‌شد که آب از بیرون منظومه شمسی به زمین آمده است، هنوز مشخص نیست که چه نوع اجسامی می‌توانند آب را در سراسر منظومه شمسی حمل کنند.

نیلسن از مؤسسه اقیانوس شناسی Woods Hole می‌گوید: ما میدانستیم که تعداد زیادی ازاجرام خارج از منظومه شمسی متمایز هستند و فرض بر این بود که این اجرام چون خارج از منظومه شمسی هستند، باید حاوی مقدار زیادی آب باشند. اما مقاله ما نشان می‌دهد که این فرض صحیح نیست؛ زیرا به محض ذوب شدن شهاب‌ سنگ‌ها، اساسا آبی باقی نمی ‌ماند.

پس از بررسی و تحلیل نمونه‌های شهاب سنگ آکندریتی، محققان به این نتیجه رسیدند که حجم آب در آنها کمتر از دو میلیونم جرم است. در مقایسه با شهاب ‌سنگ‌ های گروهی به نام کندریت‌ های کربنی که حاوی تقریباً 20 درصد وزنی آب هستند، حجم آب در نمونه ‌های شهاب ‌سنگ مورد مطالعه نیوکمب و همکارانش، 100 هزار برابر کمتر است.

این بدان معناست که گرم شدن و ذوب شدن سیاره‌ های کوچک منجر به از دست رفتن تقریباً کل آب آن ها می‌شود، صرف نظر از اینکه این سیاره‌های کوچک از کجا در منظومه شمسی سرچشمه گرفته‌اند و با چه مقدار آب شروع به کار کرده‌اند. نیوکمب و همکارانش کشف کردند که برخلاف تصور رایج، همه اجرام بیرونی منظومه شمسی سرشار از آب نیستند. این امر باعث شد که آن ها به این نتیجه برسند که احتمالاً آب از طریق شهاب‌ سنگ‌های ذوب نشده یا کندریتی به زمین رسیده است.

نیوکمب گفت که یافته های آنها کاربردهایی فراتر از زمین شناسی دارد. دانشمندان بسیاری از رشته ها و به ویژه محققان سیارات فراخورشیدی به دلیل ارتباط عمیق آب زمین با حیات، به منشا آب زمین علاقه مند هستند.

نیوکمب اظهار کرد که آب به عنوان عاملی برای شکوفایی حیات در نظر گرفته می‌شود و بنابراین ما شروع به بررسی کردیم که کدام یک از منظومه‌ها، سیاره‌ ای با قابلیت میزبانی از زندگی را دارند.