Apakah air duniawi keluar dari kabut purba?

Teori baru berbicara menentang asteroid dan komet sebagai penyerap air tunggal

Wasserplanet Erde: Di mana planet kita pernah mendapatkan airnya, masih misterius dan kontroversial. © NASA
membacakan

Lautan di Inti Bumi: Jauh di bagian dalam bumi, planet kita bisa menyimpan banyak air dan hidrogen dari nebula purba - beberapa samudera penuh. Karena menurut model baru, bumi menerima airnya tidak hanya dari asteroid, tetapi juga langsung dari awan matahari asli. Namun, hidrogen kosmik ini sebagian besar tenggelam dengan besi di mantel dan inti, di mana masih terikat hari ini, seperti yang dilaporkan para peneliti.

Planet kita adalah planet air: tiga perempat permukaannya ditutupi oleh lautan. Tapi dari mana air ini berasal? Peneliti planet telah mempertimbangkan dan mendiskusikan pertanyaan ini selama beberapa dekade. Menurut teori populer, itu dampak asteroid dan komet di bumi muda yang membawa banyak hidrogen dan air bumi.

Perbedaan yang penuh teka-teki

Namun: Ironisnya, komet yang kaya air tidak cocok dengan gambar. Karena tanda tangan isotop air mereka tidak bertepatan dengan samudera bumi, seperti yang terungkap, di antara pengukuran lain dari pesawat ruang angkasa Rosetta. Sementara lautan mengandung sekitar 150 bagian per juta hidrogen berat dalam bentuk deuterium, es air komet seperti 67P / Churyumov-Gerasimenko memiliki deuterium tiga kali lebih banyak.

Es air pada asteroid memiliki jumlah deuterium yang sama dengan lautan daratan - sekitar 140 hingga 150 bagian per juta (ppm). Namun, seperti yang ditemukan para peneliti beberapa tahun yang lalu, lautan bukan satu-satunya reservoir air utama di planet kita: di mantel yang dalam, batuan menyimpan setidaknya dua kali lebih banyak air di semua lautan - dan kandungan deuteriumnya secara signifikan lebih rendah daripada es asteroid.

Apakah air dari awan purba menghasilkan blok bangunan pertama untuk air duniawi? NASA

Solar Urnebel sebagai sumber air?

Dengan kata lain, teori saat ini tidak dapat sepenuhnya menjelaskan apa yang terjadi di bumi muda itu. "Sumber air di bumi masih merupakan teka-teki yang belum terselesaikan, " kata Jun Wu dari Arizona State University dan rekan-rekannya. Mereka sekarang telah mengembangkan hipotesis baru dan mengujinya dalam model, yang menurutnya setidaknya sebagian dari air bumi dapat berasal dari awan asli. pameran

"Solar nebula sejauh ini adalah yang paling tidak diperhitungkan dalam masalah ini, meskipun itu adalah reservoir hidrogen yang dominan di tata surya awal, " kata Wu. Masalahnya, bagaimanapun, adalah bahwa kimia hidrogen matahari ini tidak cocok. Karena biasanya hanya mengandung sekitar 21 ppm deuterium dan karena itu terlalu sedikit untuk memasok air laut. Namun Wu dan timnya telah mengembangkan skenario yang dapat menjelaskan perbedaan ini.

Tahap pertama dalam skenario Wu dan timnya J. Wu, S. Desch / ASU

Dari samudera magma ke inti bumi

Skenario Anda dimulai dengan bumi purba magma yang tertutup samudera. Dari awan purba di sekitarnya, planet muda ini menarik gas, yang membentuk atmosfer uranium kaya hidrogen pertama. Sebagian dari hidrogen ini larut dalam batu bercahaya dan terikat pada besi di magma. Dalam pembentukan lapisan bumi, sebagian besar hidrogen ini ditarik ke inti bumi dengan besi yang tenggelam.

Tetapi faktor penentu adalah bahwa karena deuterium memiliki afinitas yang lebih rendah untuk besi daripada hidrogen normal, isotop dipisahkan. Akibatnya, air menumpuk di kerak bumi yang berangsur-angsur mengeras dan di mantel bumi dengan deuterium. Pada saat yang sama, asteroid dan dampak komet membawa lebih banyak air ke permukaan bumi, secara bertahap, lautan mulai muncul.

Satu dari seratus molekul air

Betapa masuk akal skenario ini, Wu dan rekan-rekannya telah menguji dalam simulasi model. "Kami menghitung berapa banyak hidrogen yang bisa larut dalam mantel cair dan berapa banyak yang akan mendarat di inti bumi, " jelas rekan Wu Steven Desch. "Lalu kami membandingkan nilai-nilai ini dengan tingkat deuterium aktual dari sampel mantel dalam."

Hasilnya: Secara keseluruhan, bumi purba mungkin mendapatkan hidrogen yang cukup untuk tujuh hingga delapan lautan dari sumber-sumber luar angkasa. "Sebagian besar dari mereka sebenarnya berasal dari asteroid, tetapi tidak semuanya. Untuk menjelaskan nilainya, hingga 0, 5 ons hidrogen harus berasal dari nebula matahari, " kata Wu. Dari setiap 100 molekul air terestrial, satu atau dua molekul berasal dari awan aslinya.

Namun, sebagian besar "Urwassers" ini tersembunyi dari kita hari ini: "Planet kita menyembunyikan sebagian besar hidrogen di bagian dalamnya: Setara dengan sekitar dua samudra ada di mantel yang dalam, empat hingga lima samudra lain ada di intinya, " jelas Wu. Apa yang tersisa akhirnya membentuk lautan kita.

Berarti juga untuk exoplanet

Namun, ini sedikit lebih dari teori lain. Tetapi menurut para peneliti, analisis batuan masa depan bisa memeriksa ini. Karena jika pernah melarutkan gas dari kabut asli di samudera magma terestrial, maka selain hidrogen dan karbon, nitrogen dan gas mulia akan jatuh dengan unsur-unsur berat di interior bumi. "Gas-gas ini seharusnya meninggalkan jejak isotop dalam kimia batuan dalam yang sekarang bisa kita cari, " kata Wu.

Skenario baru ini juga menarik sehubungan dengan planet ekstrasurya. Jika dikonfirmasi, itu akan menjelaskan bagaimana eksoplanet dapat mengalir ke air tanpa asteroid. "Model kami menunjukkan bahwa pembentukan air hampir pasti akan terjadi pada planet batuan yang cukup besar, " kata Wu. "Saya menemukan itu sangat menarik." (Jurnal Penelitian Geofisika: Planet, 2018; doi: 10.1029 / 2018JE005698)

(American Geophysical Union, 08.11.2018 - NPO)