Žemė ir jos vanduo

Šis beveik paradoksalus klausimas kyla iš „sniego linijos“. Tai atstumas nuo Saulės, žymintis ribą, kuriuo ledas kosmoso vakuume turėtų ištirpti. Dabar linija juosia asteroidų žiedą (tarp Marso ir Jupiterio orbitų). Įprastinis ankstyvosios Saulės sistemos modelis teigia, kad dulkių, dujų ir nuolaužų diskas sniego linijos viduje buvo visiškai jonizuotas. Tokiu būdu nemažai medžiagos būtų nutekėjusi link karštos, jaunos žvaigždės. Manoma, ši linija prasidėjo mažiausiai už 1,6 milijardo kilometrų nuo Saulės, bet temperatūrai leidžiantis, atsitraukė iki mažesnio atstumo, nei Žemės orbita, dar prieš spėjant šiai susiformuoti. Bet jei ši linija nepasislinko prieš Žemės susiformavimą, planeta turėtų būti suformuota iš ledo, o ne sunkiųjų metalų ir silicio komponentų, kaip dabar.

© NASA, ESA

Du Saulės protoplanetinio disko modeliai

Taigi, iškyla problema: Žemė negalėjo susiformuoti prieš sniego linijai pasislenkant artyn Saulės, kadangi tada nebuvo medžiagos, iš ko jai formuotis. Be to, jei ji būtų susiformavusi už jos, pasaulis primintų esantį Neptūne ar Urane. Tai koks atsakymas? Naujausia studija sako, kad protoplanetinis diskas negalėjo būti visiškai jonizuotas, kadangi pagrindinės sekos žvaigždės – tokios, kaip mūsiškė – paprasčiausiai neturi pakankamo „energinio smūgio“. Tai reiškia, kad veikiantys įprastiniai mechanizmai negali funkcionuoti taip kaip anksčiau manyta, o iš čia išplaukia, kad medžiaga, pagal senąjį modelį turėjusi nugarmėti į žvaigždę, ramiai skrieja orbita.

Taip už 0,1 astronominio vieneto (AV) susidarė „mirusi zona“. Ji panaši į medžiagos nepraleidžiančią sieną. Ledas dar tirpsta ir garuoja už keleto AV, bet sausos medžiagos, likusios vidinėje Saulės sistemoje pakako dabar matomų mažų planetų sukūrimui. Taigi, turime tikslų paaiškinimą, kodėl Žemės sudėtyje trūksta tiek daug vandens. O tai iš kur tada mūsiškis plonas vandens sluoksnelis radosi? Be vandens mums pažįstama gyvybė būtų neįmanoma ir Žemė labai skirtųsi nuo dabartinės.

© Photo:Colourbox

Dar visai neseniai labiausiai paplitusi mūsų vandens radimosi teorija skelbė, kad jis čia buvo visada. Buvo manoma, kad mūsų planetai dar esant skystai, vyko labai aktyvūs vulkaniniai procesai ir plutoje ar mantijoje užrakintas vanduo pasiekė paviršių ir suformavo dalį storos, anglies dvideginio prisotintos atmosferos. Kaip ir kada Žemės paviršius atvėso, nėra aišku, kadangi Mėnulį suformavęs smūgis ištirpdė dideles plutos dalis, išgarindamas netgi sunkiuosius metalus. Tačiau galiausiai, ji atvėso ir tankūs vandens garų debesys galėjo suformuoti okeanus. Bet dabar žinome, kad klydome.

Vanduo nėra vienodas, kaip iš pradžių manėme. Iš tiesų yra skirtingos formos, iš kurių 2 labiausiai paplitusios, ir viena forma daug tankesnė už kitą (tritis labai retas). Vandenilis egzistuoja kaip protis (1 protonas, ir su juo labiausiai esame susipažinę) ir deuteris (1 protonas ir 1 neutronas). Deuterio cheminės savybės praktiškai identiškos pročio, jis taip pat gali sudaryti ryšius su deguonies atomais ir sudaryti vadinamą „sunkųjį vandenį“. Jis retas, sudaro apie 0,016 % okeano. Tačiau šis santykis svarbus, nes gali padėti nustatyti galimą mūsų vandens kilmę. Jei Žemė savo vandenį gavo pačioje savo gyvenimo pradžioje, tikėtumėmės daug didesnio deuterio santykio su pročiu, tad atsakymo dėl esančio santykio reikia ieškoti kitur.

© NASA

Dailininko pavaizduotas vėlyvojo smarkaus bombardavimo periodas

Tikriausiai jau numanote, kur visa tai suka, bet kometos yra nauja teorija. Po to, kai Žemė susiformavo, kaip sausa uolienų rutulys ir sniego linija atsitraukė, Žemę milijonus metų bombardavo kometos (vadiname tai vėlyvojo smarkaus bombardavimo periodu). Bet kaip galime nustatyti, ar jos buvo mūsų vandens nešėjos? Tai nelengva, tačiau buvo atlikta. Nuskraidinome zondą tiesiai per kometos uodegą ir išmatavome deuterio santykį su pročiu vandens molekulėse – ir rezultatai daug žadantys, nors ir negalutiniai. Kitas didelis proveržis gali nutikti per keletą ateinančių dienų, kai plačiai skelbta kometa ISON pasieks vidinę Saulės sistemos dalį.

Kruopščiai analizuodami tai, kas manoma, bus vienas geriausių šios kartos regėtų kosminių pasirodymų, tikimės panaudoti surinktus duomenis tolesniam teorijos, kad gyvybę teikiantį vandenį į mūsų planetą atnešė kometos, vystymui. Tyrimas taip pat gali atskleisti ir dar daug daugiau apie ankstyvąją Saulė sistemą – nors kol kas tegalime laukti ir žiūrėti.