powiązana zawartość
- Woda na Ziemi może być tak stara jak sama Ziemia
- Jak woda przybyła na Ziemię?
Nowa analiza izotopowa skał księżycowych z epoki Apollo pokazuje, że woda w nich zamknięta prawdopodobnie pochodzi z naszej planety. Zdjęcie za pośrednictwem Wikimedia Commons / Gregory H. Revera
We wrześniu 2009 roku, po dziesięcioleciach spekulacji, po raz pierwszy odkryto dowody obecności wody na powierzchni Księżyca. Chandrayaan-1, sonda księżycowa uruchomiona przez indyjską agencję kosmiczną, stworzyła szczegółową mapę minerałów tworzących powierzchnię Księżyca, a analitycy stwierdzili, że w kilku miejscach cechy skał księżycowych wskazują, że miały one aż 600 milionów metrów tony wody.
Przez lata widzieliśmy dalsze dowody obecności wody zarówno na powierzchni, jak i we wnętrzu Księżyca, zamkniętej w przestrzeni porów skał, a być może nawet zamrożonej w pokrywach lodowych. Wszystko to sprawiło, że entuzjaści eksploracji kosmosu byli bardzo podekscytowani, ponieważ obecność zamarzniętej wody może kiedyś sprawić, że stałe zamieszkiwanie Księżyca będzie o wiele bardziej realne.
Jednak dla planetologów pojawiło się zawiłe pytanie: w jaki sposób woda przybyła na Księżyc?
Nowy artykuł opublikowany dzisiaj w Science sugeruje, że - choć może się to wydawać mało prawdopodobne - woda Księżyca pochodzi z tego samego źródła, co woda wypływająca z kranu po otwarciu kranu. Tak jak wielu naukowców uważa, że cały zapas wody na Ziemi został początkowo dostarczony przez wodonośne meteoryty, które podróżowały z pasa asteroid miliardy lat temu, nowa analiza księżycowych skał wulkanicznych sprowadzonych podczas misji Apollo wskazuje, że woda Księżyca ma swoje korzenie w tych samych meteorytach. Ale jest pewien zwrot: zanim dotarła na Księżyc, ta księżycowa woda była pierwsza na Ziemi.
Zbliżenie włączenia stopu do skał księżycowych. Wtrącenia te ujawniają wskazówki dotyczące zawartości wody uwięzionej w Księżycu. Zdjęcie: John Armstrong, Geophysical Laboratory, Carnegie Institution of Washington
Zespół badawczy, kierowany przez Alberto Saala z Brown University, przeanalizował skład izotopowy wodoru znajdujący się w wodzie w małych pęcherzykach szkła wulkanicznego (przechłodzona lawa), a także wtrącenia stopu (plamy stopionego materiału uwięzione w powoli ochładzającej się magmie, która później zestaliła się) w skałach z epoki Apolla, jak pokazano na powyższym obrazku. W szczególności przyjrzeli się stosunkowi izotopów deuteru („ciężkich” atomów wodoru zawierających neutron) do normalnych atomów wodoru.
Wcześniej naukowcy odkryli, że w wodzie stosunek ten zmienia się w zależności od tego, gdzie w układzie słonecznym początkowo powstały cząsteczki wody, ponieważ woda, która powstała bliżej Słońca, ma mniej deuteru niż woda utworzona dalej. Stwierdzono, że woda zamknięta w szkle księżycowym i wtrąceniach stopowych ma poziomy deuteru podobne do tych występujących w klasie meteorytów zwanych chondrytami węglowymi, które zdaniem naukowców są najbardziej niezmienionymi pozostałościami mgławicy, z której powstał układ słoneczny. Chondryty węglowe, które spadają na Ziemię, pochodzą z pasa asteroid między Marsem a Jowiszem.
Wyższe poziomy deuteru sugerowałyby, że woda została po raz pierwszy sprowadzona na Księżyc przez komety - jak wielu naukowców wysunęło hipotezę - ponieważ komety w dużej mierze pochodzą z pasa Kuipera i Obłoku Oorta, odległych regionów daleko za Neptunem, gdzie deuter jest bardziej obfity. Ale jeśli woda w tych próbkach reprezentuje wodę księżycową jako całość, odkrycia wskazują, że woda pochodziła ze znacznie bliższego źródła - w rzeczywistości z tego samego źródła co woda na Ziemi.
Najprostszym wyjaśnieniem tego podobieństwa byłby scenariusz, w którym, gdy masowe zderzenie młodej Ziemi z protoplanetą wielkości Marsa utworzyło Księżyc około 4, 5 miliarda lat temu, część ciekłej wody na naszej planecie została w jakiś sposób zachowana odparowywanie i przenoszone wraz z materiałem stałym, który stałby się Księżycem.
Nasze obecne rozumienie masywnych uderzeń nie pozwala jednak na taką możliwość: ciepło, które naszym zdaniem zostanie wygenerowane przez tak ogromne zderzenie, teoretycznie odparuje całą księżycową wodę i wyśle ją w przestrzeń w formie gazowej. Ale istnieje kilka innych scenariuszy, które mogą wyjaśnić, w jaki sposób woda została przeniesiona z naszej proto-Ziemi na Księżyc w innych formach.
Naukowcy spekulują, że jedną z możliwości jest to, że wczesny Księżyc pożyczył odrobinę wysokotemperaturowej atmosfery ziemskiej w momencie jej powstania, więc każda woda, która została uwięziona w składzie chemicznym skał ziemnych przed uderzeniem, odparowałaby wraz ze skałą w tę wspólną atmosferę po zderzeniu; para ta połączyłaby się następnie w stałą kroplę księżycową, wiążąc wodę z składem chemicznym materiału księżycowego. Inna możliwość polega na tym, że skalisty kawałek Ziemi został wyrzucony w celu utworzenia Księżyca, który zatrzymał cząsteczki wody zamknięte w swoim składzie chemicznym, a później zostały uwolnione w wyniku nagrzewania promieniotwórczego wewnątrz Księżyca.
Dowody z ostatnich misji księżycowych sugerują, że skały księżycowe - nie tylko kratery na biegunach - rzeczywiście zawierają znaczne ilości wody, a ta nowa analiza sugeruje, że woda pierwotnie pochodziła z Ziemi. Odkrycia zmuszą naukowców do ponownego przemyślenia modeli powstania Księżyca, biorąc pod uwagę, że wyraźnie nie wyschło całkowicie.
