تظهر عودة عينة الكويكب الماء على سطح صخورها

منذ حوالي عقد من الزمان ، فوجئنا باكتشاف وجود كمية لا بأس بها من الماء على ال سطح القمر. بالنظر إلى أن القمر ليس له غلاف جوي ويتلقى ما يكفي من الإشعاع الشمسي لغلي أي ماء ، فإن كيفية وصول تلك المياه إلى هناك لم يكن واضحًا. كان أحد التفسيرات المقدمة في ذلك الوقت هو أن الرياح الشمسية ترسل تيارًا ثابتًا من البروتونات في النظام الشمسي ، ويمكن لهذه البروتونات أن تتفاعل مع المواد القمرية لإنتاج الماء.

تقدم سريعًا لعقد من الزمان ولدينا الآن عينات من الكويكبات أعيدت إلى الأرض بواسطة مسبارين مختلفين. من خلال العمل مع بعض المواد التي حصلت عليها بعثة هايابوسا اليابانية ، وجد الباحثون وجود طبقة رقيقة غنية بالمياه هناك أيضًا ، بما يتفق مع وضعها في مكانها بواسطة الرياح الشمسية. يقترح الباحثون وراء هذا الاكتشاف أن هذا يعني أن العديد من أجسام النظام الشمسي من المحتمل أن تكون غنية بالمياه إلى حد ما – وهو خزان يمكن أن يكون له مساهمة كبيرة في محيطات الأرض.

فقط الجلد عميق

كان الكويكب 25143 إيتوكاوا هدفًا لأول مهمة ناجحة لإعادة عينة إلى كويكب. إيتوكاوا هو ما يسمى بـ “كومة الأنقاض” ، حيث تتكون من شظايا صغيرة ناتجة عن الاصطدامات بين الكويكبات ثم تتجمع ببطء عن طريق الجاذبية. قد تكون الكويكبات مثل هذه قد تشظت وأعيد تشكيلها عدة مرات على مدار تاريخها ، ويمكن أن تتكون من أجزاء من أكثر من جسم واحد.

أخذ فريق بحث دولي كبير بعض الشظايا التي عادت إلى الأرض وأخضعها لمجموعة متنوعة من تقنيات التصوير. توصل الباحثون إلى أن أبعد 40 إلى 180 نانومترًا من الصخور قد تغيرت بمرور الوقت في الفضاء بسبب القصف بواسطة إشعاع عالي الطاقة. تحتوي هذه المنطقة أيضًا على مستويات مرتفعة من الماء وأيونات الهيدروكسيل (OH^–). يتوافق هذا الاكتشاف مع فكرة أن الماء نتج عن التفاعل بين البروتونات في الرياح الشمسية والمواد الغنية بالسيليكات في الصخور نفسها.

بناءً على العمق النموذجي للمادة التي حولتها الرياح الشمسية ، يمكن للباحثين حساب كمية الماء في الجسيمات ذات الأحجام المختلفة. وبينما يوجد القليل جدًا هنا بشكل فردي ، فإن إيتوكاوا بها الكثير من الجسيمات الصغيرة الشبيهة بالغبار ، والتي لها مساحة سطح عالية بالنسبة لحجمها. لذلك فإن كل ذلك يضيف ما يقدر بـ 20 لترًا من الماء في كل متر مكعب من الثرى المسحوق على الكويكب.

هذا الجزء المرتفع ممكن لأن كل الغبار الموجود على إيتوكاوا قد انتشر داخل وخارج الفضاء على مدار الماضي المليء بالاصطدام لكومة الأنقاض. لذلك ، حتى لو تم دفن شيء ما في الداخل ، فمن شبه المؤكد أنه تعرض للرياح الشمسية في الماضي.

غرابة النظائر

اجمع كل أكوام الأنقاض التي تجول في النظام الشمسي ، بالإضافة إلى الأسطح العلوية للأجسام الخالية من الهواء ، وهناك كمية ملحوظة من الماء تحتفظ بها الأجسام الجافة ظاهريًا. من المحتمل أن يكون هذا مثيرًا للاهتمام ، إذا تمكنت البشرية من شق طريقها خارج النظام الشمسي للاستكشاف الموسع.

لكن الماء له أيضًا آثار على حاضر الأرض وماضيها. يُعتقد أن معظم مياه الأرض قد وصلت بعد الاصطدام الهائل الذي أدى إلى تجزئة الأرض الأولية وإنتاج القمر. بمرور الوقت ، سقطت أجسام صغيرة على الأرض وجلبت الماء معها لتكوين محيطاتنا.

لكن إذا نظرنا إلى العناصر الموجودة في قشرتنا ، فإن الأجسام التي وصلت إلى الأرض لديها نسبة مختلفة من نظائر الهيدروجين عن المياه في محيطنا. بعبارة أخرى ، تحتوي المحيطات على مياه (من حيث النظائر) أخف إلى حد ما من الماء الموجود في الكويكبات التي لها تركيبة مشابهة لتكوين الأرض. في المقابل ، تحتوي الرياح الشمسية على نظائر هيدروجين أخف بشكل عام مما نراه في محيطاتنا. لذا يقترح الباحثون أن الرياح الشمسية ساعدت بشكل غير مباشر في ملء محيطات كوكبنا عن طريق إنتاج الماء على جزيئات الغبار التي سقطت في النهاية على الأرض.

أخيرًا ، لاحظ الباحثون أن العملية لم تتم. في الوقت الحاضر ، يسقط ما يقدر بنحو 30000 طن من حبيبات الغبار من الفضاء كل عام. وستحتوي هذه الجسيمات الدقيقة على أكبر كمية من الماء لكل كتلة من أي شيء معرض للرياح الشمسية. لا يزال هذا ليس كثيرًا من الماء في عام معين ، لكنه يبدأ في التزايد على مدى مليارات السنين التي كانت الأرض موجودة حولها.

علم فلك الطبيعة ، 2021. DOI: 10.1038 / s41550-021-01487-w (حول DOIs).