راز منشأ آب در زمین فاش شد

به گزارش آنا، محققان دانشگاه آکسفورد به کشفی بزرگ دست یافته‌اند که نشان می‌دهد هیدروژن، عنصر اصلی تشکیل‌دهنده آب، از ابتدا در مواد تشکیل‌دهنده زمین وجود داشته است. این یافته‌ها نظریه قدیمی مبنی بر اینکه آب زمین ناشی از برخورد سیارک‌های آبدار بوده را به چالش می‌کشد.

شناسایی هیدروژن بومی در شهاب‌سنگ‌ها

با مطالعه نوعی شهاب‌سنگ نادر به نام «کندریت انساتیت» که شباهت زیادی به مواد تشکیل‌دهنده زمین اولیه دارد، تیم تحقیقاتی دانشگاه آکسفورد منبعی از هیدروژن را شناسایی کردند که برای تشکیل آب ضروری بوده است. مهم‌ترین نکته این است که هیدروژن شناسایی‌شده در این شهاب‌سنگ‌ها بومی بوده و ناشی از آلودگی زمینی نیست. این کشف نشان می‌دهد که بلوک‌های سازنده زمین حاوی مقادیر بسیار بیشتری هیدروژن بوده‌اند تا آنچه قبلا تصور می‌شد.

اهمیت هیدروژن در شکل‌گیری حیات

هیدروژن یکی از اجزای اساسی تشکیل‌دهنده آب است و بدون آن، توسعه شرایط لازم برای حمایت از حیات روی زمین غیرممکن بود. منشأ هیدروژن و در نتیجه آب روی زمین همواره موضوعی بحث‌برانگیز بوده است. بسیاری از دانشمندان قبلاً معتقد بودند که هیدروژن مورد نیاز برای تشکیل آب توسط سیارک‌های آبدار در طی حدود ۱۰۰ میلیون سال اول زمین به سیاره ما آورده شده است. اما این مطالعه جدید نشان می‌دهد که زمین از همان زمان تشکیل، هیدروژن کافی برای تولید آب را در خود داشته است.

روش تحقیق: تحلیل شهاب‌سنگ LAR ۱۲۲۵۲

به گزارش scitechdaily، تیم تحقیقاتی ترکیب عنصری شهاب‌سنگی به نام LAR ۱۲۲۵۲ را که از مناطق قطب جنوب جمع‌آوری شده بود، با استفاده از تکنیک طیف‌سنجی ساختار لبه جذب نزدیک (XANES) در مرکز تابش نور الماس (Diamond Light Source) در آکسفوردشایر مورد تحلیل قرار دادند. در یک مطالعه قبلی توسط تیمی فرانسوی، ردپای هیدروژن در بخش‌های غیربلورین کندرول‌ها (اجسام کروی میلی‌متری درون شهاب‌سنگ) شناسایی شده بود، اما منشأ بخش عمده‌ای از این هیدروژن هنوز نامشخص بود.

تیم آکسفورد حدس زدند که مقادیر قابل توجهی از هیدروژن ممکن است به گوگرد موجود در شهاب‌سنگ متصل باشد. با استفاده از پرتوی قدرتمند اشعه ایکس، آنها ترکیبات حاوی گوگرد را در ساختار شهاب‌سنگ بررسی کردند و کشف کردند که ماتریس (بخشی از شهاب‌سنگ که از مواد بسیار ریز تشکیل شده است) حاوی مقادیر بالایی هیدروژن سولفید است. میزان هیدروژن در این بخش پنج برابر بیشتر از بخش‌های غیربلورین بود. در مقابل، در بخش‌های دیگر شهاب‌سنگ که نشانه‌های آلودگی زمینی (مانند زنگ‌زدگی) داشتند، هیدروژن کم یا اصلاً وجود نداشت. این موضوع نشان می‌دهد که هیدروژن شناسایی‌شده منشأ بومی داشته و ناشی از آلودگی زمینی نبوده است.

تأیید منشأ بومی آب زمین

تام بارت، دانشجوی دکترای فلسفه در گروه علوم زمین دانشگاه آکسفورد که این مطالعه را رهبری کرده است، گفت: وقتی تحلیل نتایج نشان داد که نمونه حاوی هیدروژن سولفید است، اما نه در جایی که انتظار داشتیم. ما بی‌نهایت هیجان‌زده شدیم. احتمال اینکه این هیدروژن سولفید ناشی از آلودگی زمینی باشد بسیار پایین است. این تحقیق شواهد قوی برای حمایت از نظریه اینکه آب روی زمین منشأ بومی دارد، ارائه می‌کند.

همچنین، پروفسور جیمز برایسون، استادیار گروه علوم زمین دانشگاه آکسفورد، افزود: یکی از پرسش‌های بنیادی در علم سیارات این است که چگونه زمین به شکل امروزی درآمده است. حالا ما فکر می‌کنیم که مواد تشکیل‌دهنده زمین حاوی مقادیر بسیار بیشتری هیدروژن بوده‌اند تا آنچه قبلاً تصور می‌شد. این یافته نشان می‌دهد که تشکیل آب روی زمین یک فرآیند طبیعی بوده است و نه نتیجه تصادفی بمباران سیاره توسط سیارک‌های آبدار پس از تشکیل آن.

طیف‌سنجی ساختار لبه جذب نزدیک (XANES) تکنیکی است که برای شناسایی عناصر موجود در یک ماده و تعیین وضعیت شیمیایی آنها استفاده می‌شود. این روش با تاباندن پرتو‌های ایکس به نمونه کار می‌کند که باعث می‌شود اتم‌ها انرژی را به شکلی که به نوع عنصر، شکل شیمیایی آن (مانند اکسید، سولفید و غیره) و نحوه پیوند آنها با سایر اتم‌ها بستگی دارد، جذب کنند.

این مطالعه در تاریخ ۱۶ آوریل در مجله Icarus منتشر شده است و نشان می‌دهد که آب زمین نتیجه طبیعی مواد تشکیل‌دهنده سیاره ما بوده و نیازی به تحویل آب از فضا نبوده است.