地球のすべての水が彗星から来たわけではない

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科学者の間で最も広く保持されている理論によると、地球の水に感謝する彗星と小惑星があります。しかし、それはカットアンドドライではありません。それはまだ少し謎です、そして新しい研究は地球の水のすべてがそのように私たちの惑星に届けられたわけではないことを示唆しています。

水素は宇宙で最も豊富な要素であり、地球の水を取り巻く問題の中心にあります。この新しい研究は、アリゾナ州立大学の地球宇宙探査学部と分子科学学部のリージェンツ教授、ピーター・ブセック氏と共同で行った。その中で、著者らは、水素は、少なくとも部分的には、太陽が形成された後に残ったガスとダストの雲である太陽の星雲からもたらされたと示唆しています。

この新しい研究の詳細を掘り下げる前に、これが置き換えられる可能性のある長期にわたる理論を検討することは役に立ちます。

長い間、ほとんどの科学者は、この地球上の水の起源の彗星からの水と小惑星のバージョンを信じていました。それはすべて太陽の形成から始まります。

太陽が分子雲から形成されたとき、太陽は雲の中のほとんどの物質を一掃し、惑星、小惑星、彗星など、他のものすべてに少しを残しました。太陽が融合して生命に突入すると、強力な太陽風が外層から大量の水素を放出し、現在、内部の岩石惑星である水星、金星、地球、火星の場所を超えています。

これは巨大ガスの領域であり、さらに重要なのは彗星や小惑星の領域です。彗星は氷のような岩だらけの体で、初期の太陽によってそこから吹き出された水素と、小惑星もかなりの量が含まれていると考えられています。それらは水素の重要な貯蔵庫となった。

地球が形成されたとき、それは溶融した球であり、小惑星との繰り返しの衝突によってその表面はその状態に保たれました。初期の太陽系は今よりもはるかに無秩序な場所だったので、これまでのところ、とても良いです。小惑星と彗星がこの高温の地球を襲ったとき、その中の水と水素が宇宙へと沸騰しました。地球が時間とともに冷えるにつれて、彗星と小惑星の衝突からの水は地球上で凝縮することが許され、宇宙に沸騰することはありませんでした。水がこびりついた。

これの証拠は、同位体比にあります。重水素同位体重水素と通常の水素の比率は、化学的特徴です。同じ比率の2つの水域の起源は同じである必要があります。地球の海は小惑星の水と同じ比率です。

これは、水が地球に到達する方法について広く支持されている理論を非常に簡略化したものです。

しかし、科学者は不満であり、常に物事をよりよく、より完全に理解しようとしています。この最新の研究が発表される前に、彼らは「彗星からの水」理論に疑問を投げかけていました。

2014年に戻って、一部の科学者は異なる年齢の隕石を見て問題を調査しました。（隕石は地球を襲った小惑星にすぎません。）まず、「炭素質コンドライト隕石」として知られているものを調べました。それらは私たちが知っている最も古いものであり、太陽とほぼ同じ時期に形成されました。それらは地球の主要な構成要素です。

次に、彼らは私たちが大きな小惑星ベスタに由来すると考える隕石を研究しました。ベスタは、太陽系が誕生してから約1400万年後、地球と同じ地域で形成されました。この2014年の研究によると、古代の隕石は太陽系の大部分の組成に似ていて、その中に大量の水が含まれているため、地球の水の供給源であると広く考えられてきました。

この2014年の研究での測定は、これらの隕石が地球上で見つかった炭素質コンドライトや岩石と同じ化学的性質を持っていることを示しました。彼らは、炭素質コンドライトが最もありそうな共通の水源であると結論づけました。当時、この研究の著者の1人であるHorst Marschall氏は次のように述べています。「この研究は、地球の水が岩石と同時に堆積した可能性が高いことを示しています。惑星は、水が表面にある湿った惑星として形成されました。」その研究の背後にあるチームは、私たちの水の一部が影響から来たことを認めました。

これにより、2014年の調査からの結論を補強するこの新しい調査に進みます。

この新しい研究の著者は、海とそれらの同位体比が全体の話を語らないかもしれないと言います。アリゾナ州テンペにあるアリゾナ州立大学の地球宇宙探査学部の天体物理学教授であるスティーブンデッシュ教授は、「これはコミュニティでは少し盲点です」と語った。「人々が海水中の[重水素と水素]比を測定し、それが小惑星で見られるものに非常に近いことを知ったとき、それがすべて小惑星からのものであると信じることは常に簡単でした。」彼らを責めるのは難しいです。それはかなり説得力のある証拠です。

「それはコミュニティでは少し盲点です。」 – ASU、地球と宇宙探査学部のSteven Desch氏。

Deschとこの新しい研究の他の著者は、地球の海は地球の原始的な水を代表していない可能性があることを示す2015年に発表された研究を指摘しています。海洋は、地表と地球の深部のより深い貯水池の間を循環している可能性があります。これにより、時間の経過に伴って比率が変化した可能性があります。つまり、このより深い水は、地球の真の原始水の少なくとも一部を表している可能性があります。そして、その水は、彗星や小惑星の衝突ではなく、太陽の星雲から直接来たのかもしれません。

この研究では、地球の海洋とコア-マントル境界での水素間のこれらの違いを説明するために、地球の形成の新しい理論モデルを開発しています。

この新しいモデルは、数十億年前に太陽の周りを渦巻く太陽系星雲の中で惑星に形成された、水に記録された大きな小惑星を示しています。これらの惑星胚は順次衝突を起こし、急速に成長しました。結局、強力な衝突が最大の胚の表面を溶けてマグマの海に溶け込んだと彼らは言う。この最大の胚は地球になりました。

この大きな胚には、大気を保持するのに十分な重力があり、最も豊富な水素などのガスを太陽系星雲から引き寄せて形成しました。太陽系星雲の水素は重水素が少なく、小惑星の水素よりも軽い。それは地球上のマグマ海の溶けた鉄に溶けました。

水素は、同位体分別と呼ばれるプロセスによって地球の中心に引き寄せられました。水素は鉄に引き寄せられ、鉄によって地球のコアに運ばれました。重水素同位体である重水素はマグマに残り、冷却されて地球のマントルを形成しました。継続的な影響により、現在の質量に達するまで、地球により多くの水と質量がもたらされました。

この新しいモデルの重要な点は、地球のコアの水素がマントルや海の水素とは異なることです。コア水は重水素がはるかに少ない。しかし、それはどういう意味ですか？

新しいモデルは、地球が形成されたときに太陽の星雲からどれだけ来たかに比べて、地球が成長して進化するにつれて、著者が小惑星の衝突から来た水の量を見積もることを可能にしました。彼らの結論は？アリゾナ州立大学の分子科学部および地球宇宙探査部の助教授であり、米国の共同執筆者であるジュンウーは、次のように述べています。研究。

この研究は、惑星の形成、発達、そして若い惑星で初期の生命がどのように繁栄するかについての新しい見方です。

「このモデルは、不可避の水の形成が太陽系外システムの十分に大きな岩石系外惑星で発生する可能性が高いことを示唆しています。これはとてもエキサイティングだと思います。」 – Jun Suu、分子科学部およびASUの地球と宇宙探査部の共同執筆者。

以前は、生命を持つことができる唯一の惑星は、水を運ぶ小惑星と彗星が豊富な太陽系になければならないだろうと考えていました。しかし、そうではないかもしれません。他の太陽系では、すべての地球に似た惑星が水を積んだ小惑星にアクセスできるわけではありません。新しい研究は、どんな居住可能な太陽系外惑星も彼らのシステムで太陽の星雲から水を得たかもしれないことを示唆します。地球は内部の水のほとんどを隠しています。地球のマントルにはおおよそ2つの海があり、その中心には4つまたは5つの海があります。外惑星は似ているかもしれません。