Breaking International News Utbildning Nyheter Turism Resetrådsnyheter USA Breaking News

Vatten på jorden: kom det verkligen från rymddamm?

Space Dust för vatten till jorden
Skriven av Linda S. Hohnholz

Ett internationellt team av forskare kan ha löst ett nyckelmysterium om vattnets ursprung på jorden, efter att ha upptäckt övertygande nya bevis som pekar på en osannolik boven – solen.

Utskriftsvänlig, PDF och e-post

I en ny artikel som publicerades i dag i tidskriften Natur astronomi, ett team av forskare från Storbritannien, Australien och Amerika beskriver hur ny analys av en gammal asteroid tyder på att utomjordiska dammkorn förde vatten till jorden när planeten bildades.

Vattnet i spannmålen producerades av rymdvittring, en process genom vilken laddade partiklar från solen som kallas solvind förändrade den kemiska sammansättningen av kornen för att producera vattenmolekyler. 

Fyndet kan svara på den långvariga frågan om var den ovanligt vattenrika jorden fick haven som täcker 70 procent av dess yta - mycket mer än någon annan stenig planet i vårt solsystem. Det kan också hjälpa framtida rymduppdrag att hitta vattenkällor i luftlösa världar.

Planetforskare har förbryllat i årtionden över källan till jordens hav. En teori tyder på att en typ av vattenförande rymdsten, känd som asteroider av C-typ, kunde ha fört med sig vatten till planeten i slutskedet av dess bildande för 4.6 miljarder år sedan.  

För att testa den teorin har forskare tidigare analyserat det isotopiska "fingeravtrycket" av bitar av asteroider av C-typ som har fallit till jorden som vattenrika kolhaltiga kondritmeteoriter. Om förhållandet mellan väte och deuterium i meteoritvattnet matchade det för landvatten, kunde forskare dra slutsatsen att meteoriter av C-typ var den troliga källan.

Resultaten var inte riktigt så tydliga. Medan vissa vattenrika meteoriters deuterium/väte-fingeravtryck verkligen matchade jordens vatten, var det många som inte gjorde det. I genomsnitt stämde inte dessa meteoriters flytande fingeravtryck med vattnet som finns i jordens mantel och hav. Istället har jorden ett annat, lite ljusare isotopiskt fingeravtryck. 

Med andra ord, medan en del av jordens vatten måste ha kommit från meteoriter av C-typ, måste den bildade jorden ha tagit emot vatten från åtminstone en mer isotopiskt ljuskälla som har sitt ursprung någon annanstans i solsystemet. 

Teamet som leds av University of Glasgow använde en banbrytande analytisk process som kallas atomsondstomografi för att granska prover från en annan typ av rymdsten, känd som en asteroid av S-typ, som kretsar närmare solen än C-typer. Proverna de analyserade kom från en asteroid kallad Itokawa, som samlades in av den japanska rymdsonden Hayabusa och återvände till jorden 2010.

Atomsondstomografi gjorde det möjligt för teamet att mäta kornens atomstruktur en atom i taget och detektera individuella vattenmolekyler. Deras resultat visar att en betydande mängd vatten producerades strax under ytan av dammstora korn från Itokawa av rymdvittring. 

Det tidiga solsystemet var en mycket dammig plats, vilket gav en hel del möjligheter att producera vatten under ytan av rymdburna dammpartiklar. Detta vattenrika damm, föreslår forskarna, skulle ha regnat ner på den tidiga jorden tillsammans med asteroider av C-typ som en del av leveransen av jordens hav.

Dr Luke Daly, från University of Glasgows School of Geographical and Earth Sciences, är tidningens huvudförfattare. Dr Daly sa: "Solvindarna är strömmar av mestadels väte- och heliumjoner som ständigt strömmar från solen ut i rymden. När dessa vätejoner träffar en luftlös yta som en asteroid eller en rymdburen dammpartikel, penetrerar de några tiotals nanometer under ytan, där de kan påverka bergets kemiska sammansättning. Med tiden kan vätejonernas 'rymdvittringseffekt' skjuta ut tillräckligt med syreatomer från material i berget för att skapa H2O – vatten – fångat i mineraler på asteroiden.

"Det är avgörande att detta vatten från solvinden som produceras av det tidiga solsystemet är isotopiskt lätt. Det tyder starkt på att finkornigt damm, stött av solvinden och dragits in i den bildade jorden för miljarder år sedan, kan vara källan till den saknade reservoaren av planetens vatten.”

Prof. Phil Bland, John Curtin Distinguished Professor vid School of Earth and Planetary Sciences vid Curtin University och medförfattare till artikeln sa "Atomsondstomografi låter oss ta en otroligt detaljerad titt inuti de första 50 nanometern eller så av ytan av dammkorn på Itokawa, som kretsar runt solen i 18 månaders cykler. Det gjorde det möjligt för oss att se att detta fragment av rymdvittrade kant innehöll tillräckligt med vatten som, om vi skalade upp det, skulle uppgå till cirka 20 liter för varje kubikmeter sten.”

Medförfattare Prof. Michelle Thompson vid Institutionen för jord-, atmosfär- och planetvetenskap vid Purdue University tillade: "Det är den typen av mätning som helt enkelt inte skulle ha varit möjlig utan denna anmärkningsvärda teknologi. Det ger oss en extraordinär inblick i hur små dammpartiklar som flyter i rymden kan hjälpa oss att balansera böckerna om den isotopiska sammansättningen av jordens vatten, och ge oss nya ledtrådar för att hjälpa till att lösa mysteriet med dess ursprung."

Forskarna var mycket noga med att se till att resultaten av deras testning var korrekta och genomförde ytterligare experiment med andra källor för att verifiera deras resultat.

Dr Daly tillade: "Atomsondtomografisystemet vid Curtin University är i världsklass, men det hade aldrig riktigt använts för den sortens analys av väte som vi gjorde här. Vi ville vara säkra på att resultaten vi såg var korrekta. Jag presenterade våra preliminära resultat vid Lunar and Planetary Science-konferensen 2018, och frågade om några kollegor på plats skulle hjälpa oss att validera våra resultat med egna prover. Till vår glädje erbjöd sig kollegor vid NASA Johnson Space Center och University of Hawaii vid universiteten i Mānoa, Purdue, Virginia och Northern Arizona, Idaho och Sandias nationella laboratorier att hjälpa till. De gav oss prover av liknande mineral bestrålade med helium och deuterium istället för väte, och från atomsondsresultat av dessa material blev det snabbt klart att det vi såg i Itokawa var utomjordiskt ursprung.

"De kollegor som erbjöd sitt stöd i den här forskningen är verkligen ett drömteam för rymdvittring, så vi är väldigt glada över bevisen som vi har samlat in. Det kan öppna dörren till en mycket bättre förståelse av hur det tidiga solsystemet såg ut och hur jorden och dess hav bildades."

Professor John Bradley, vid University of Hawai'i i Mānoa, Honolulu, en medförfattare till tidningen, tillade: Så sent som för ett decennium sedan, föreställningen att solvindstrålning är relevant för vattnets ursprung i solsystemet , mycket mindre relevant för jordens hav, skulle ha mötts med skepsis. Genom att för första gången visa att vatten produceras in situ på ytan av en asteroid bygger vår studie på den samlade mängden bevis för att solvindens interaktion med syrerika dammkorn verkligen producerar vatten. 

"Eftersom damm som fanns rikligt i hela solnebulosan innan planetesimal ansamling började oundvikligen bestrålades, är vatten som produceras av denna mekanism direkt relevant för vattnets ursprung i planetsystem och möjligen den isotopiska sammansättningen av jordens hav."

Deras uppskattningar av hur mycket vatten som kan finnas i rymdvittrade ytor föreslår också ett sätt som framtida rymdfarare kan tillverka vattenförråd på även de mest till synes torra planeterna. 

Medförfattare professor Hope Ishii vid University of Hawai'i i Mānoa sa: "Ett av problemen med framtida mänskliga rymdutforskningar är hur astronauter kommer att hitta tillräckligt med vatten för att hålla dem vid liv och utföra sina uppgifter utan att bära det med sig på sin resa . 

"Vi tycker att det är rimligt att anta att samma rymdvittringsprocess som skapade vattnet på Itokawa kommer att ha inträffat i en eller annan grad på många luftlösa världar som Månen eller asteroiden Vesta. Det kan betyda att rymdutforskare mycket väl kan bearbeta färskt vatten direkt från dammet på planetens yta. Det är spännande att tänka att de processer som bildade planeterna kan hjälpa till att stödja mänskligt liv när vi når ut bortom jorden.” 

Dr Daly tillade: "NASA:s Artemis-projekt syftar till att etablera en permanent bas på månen. Om månens yta har en liknande vattenreservoar som kommer från solvinden som denna forskning avslöjade på Itokawa, skulle det representera en enorm och värdefull resurs för att hjälpa till att uppnå det målet."

Teamets tidning, med titeln "Solar Wind Contribution's to the Earth's Oceans", publiceras i Naturastronomi. 

Forskare från University of Glasgow, Curtin University, University of Sydney, University of Oxford, University of Hawai'i i Mānoa, Natural History Museum, Idha National Laboratory, Lockheed Martin, Sandia National Laboratories, NASA Johnson Space Center, University of Virginia, Northern Arizona University och Purdue University bidrog alla till tidningen. 

Utskriftsvänlig, PDF och e-post

Om författaren

Linda S. Hohnholz

Linda Hohnholz har varit chefredaktör för eTurboNews under många år.
Hon älskar att skriva och uppmärksammar detaljer.
Hon ansvarar också för allt premiuminnehåll och pressmeddelanden.

Lämna en kommentar