Rosetta zaskoczyła – niespodziewane wyniki badań wody z komety

Lodowa asteroida. Rys. NASA, ESA, M.A. Garlick (space-art.co.uk), University of Warwick, and University of Cambridge.

No i Rosetta nas zaskoczyła. Opublikowana niedawno w czasopiśmie Science praca pokazuje, że być może to wcale nie komety przyniosły na Ziemię wodę.

Jak to się dzieje, że Ziemia pokryta jest wodą, której mnóstwo jest też w atmosferze? W końcu gdy rodził się Układ Słoneczny nasza planeta była zbyt gorąca, by woda mogła się na niej utrzymać. Prawdopodobnie odparowała i uciekła wtedy w przestrzeń kosmiczną. Dlaczego teraz jest jej tak wiele?

Naukowcy uważają, że przybyła z przestrzeni kosmicznej. Jest kilka prawdopodobnych źródeł tej substancji – gruzowisk Układu Słonecznego, w których wciąż pełno jest niewykorzystanego materiału pochodzącego z czasów, gdy wokół naszej gwiazdy formowały się planety i księżyce. Źródłem wody może być obłok Oorta – gigantyczna chmura okruchów, pyłu i skał znajdująca się daleko na samej granicy Układu Słonecznego. Kolejny kandydat to Pas Kuipera leżący za orbitą Neptuna. To w jego obrębie krąży Pluton i to ku niemu zmierza sonda New Horizons. Trzecie możliwe źródło to pas planetoid leżący między orbitą Marsa a Jowisza.

Obłok Oorta jest źródłem komet długookresowych takich jak kometa Hale’a-Boppa. Z kolei komety krótkookresowe, takie jak Czuriumow-Gierasymienko pochodzą z Pasa Kuipera. Pas planetoid to źródło asteroid.

To skąd ta woda?

Które z nich przyniosły na Ziemię wodę? Najprostsza odpowiedź brzmi – wszystkie. Wkrótce (w skali kosmicznej) po uformowaniu się Układu Słonecznego nasza planeta była intensywnie bombardowana przez wszelkie typy kosmicznego gruzu z lodem. Jednak naukowców interesuje, jaki udział w nawadnianiu Ziemi miały poszczególne źródła wody.

Jak to stwierdzić? Na szczęście woda wodzie nierówna. Zależnie od tego, skąd pochodzi może mieć różny skład izotopowy. Różnią ją atomy wodoru. Typowy składa się z jednego elektronu i jednego protonu. Bywa jednak, że w jądrze pojawia się również neutron. Taki wodór nazywa się deuterem i ma właściwości fizyczne i chemiczne niemal bardzo zbliżone do normalnego wodoru. Jeśli zwiąże się z tlenem, tworzy ciężką wodę. Wbrew pozorom jest jej całkiem dużo – w każdym litrze wypijamy jej ok. 0,02 grama, a na Ziemi jeden atom deuteru przypada na 6420 atomy zwykłego wodoru (zwanego w tym nazewnictwie protem)

I właśnie określanie proporcji deuteru i protu pozwala na stwierdzenie, skąd pochodzi woda. Oba izotopy są stabilne, więc taki “certyfikat pochodzenia” pozostaje aktualny przez miliardy lat.

Czyżby to nie komety?

A teraz analiza wody na Rosettcie pokazała, że ma ona inne pochodzenie, niż woda ziemska. Na Ziemi w oceanach stosunek deuteru do protu wynosi 1,56×10^–4, a na Rosetcie to 5,3×10^–4, a więc trzykrotnie więcej. Ten wynik zaskakuje, bo dotychczas spodziewano się, że “certyfikat” ziemski i ten z komety Czuriumow -Gierasymienko powinny być zgodne, co potwierdzałoby teorię, że woda nadleciała z Pasa Kuipera. Oczywiście nie można całkiem odrzucić tej teorii, ale stała się ona znacznie mniej prawodpodobna.

Skąd więc się wzięła? Zdaniem naukowców trzeba się będzie przyjrzeć bliżej asteroidom – być może to im zawdzięczamy wodę i życie na Ziemi?

kliknij by powiększyć

Skąd się wzięła woda na Ziemi – pierwsze pomiary z Rosetty. Rys. ESA