От къде и как е дошла водата на Земята установи ново изследване

[Last roman]

 

Снимка: Bjørk – National Geographic Wallpapers

Водата на нашата планета е присъствала още от образуването на Земята, показва анализ на водни молекули в проби от скали, извадени дълбоко от земната мантия.

Земята е единствената планета в Слънчевата система, чиято повърхност щедро е покрита с вода в течно състояние, но произходът й дълго време беше загадка. Учените отдавна се колебаеха дали водата е присъствала при образуването на планетата или е донесена по-късно, може би, от комети и метеорити.

Изследователи от университета на Хавай в Маноа са установили, че най-древните базалти на Земята, намерени в Арктика, на канадските острови Бафинова земя през 1985, съдържат доказателства, че водата е част от нашата планета от самото начало. Изследването е публикувано на 13 ноември в списание Science, съобщава сайтът на Университета на Хавай.

"Ние открихме, че молекулите вода в проби от тези скали съдържат в себе си малко атоми деутерий (по-тежък изотоп на водорода). Това говори, че тя е попаднала на Земята, не след като се е оформила и охладила, а заедно с праха, от който е била слепена нашата планета. Голяма част от водата в този прах се е изпарила, но това, което е останало е било достатъчно, за да се образуват океаните на Земята," - разказва Лидия Халис (Lydia Hallis), ръководител на екипа.

Как се търси първата вода

Земята е образувана преди около 4,6 милиарда година от частиците прах, останали от протооблака на Слънчевата система, останал неизползван след образуването на самото Слънце. (вижте Произходът на Слънчевата система). Екипът на Халис е изследвал древни минерали, скрити дълбоко в земната мантия - 2 900 км под повърхността на Земята, които може да съдържат най-старите водни молекули на планетата.

Изригване в областта Holuhraun, Исландия. То извежда лава, идваща директно от мантията на Земята. 
Източник: Magnús Tumi Guðmundsson

"Имахме нужда от недокоснат източник от мантията от времето на образуването на Земята," -  обяснява Лидия Халис в интервю за Live Science. Земната повърхност се е променила драстично през изминалите милиарди години, но лавата дълбоко в мантията е останала непроменена във времето, докато планетата ни се е оформяла.

Илюстрация на протопланетарния диск, заключил в праховите си частици първичната водата в нашата Слънчева система по времето от раждането на Слънцето. От тези частици ще се слепят бъдещите планети. Източник: Bill Saxton, NSF / AUI / NRAO

Халис обяснява, че пробите лава трябвало да са от дълбоката мантия, защото лавата, която е разположена по-близо до земната кора може да изригва и да се смесва с повърхностната материя. Докато търсят следи от първичната вода, изследователите трябва да са сигурни, че минералите, които ще се анализират датират от най-ранните дни на Земята и са без замърсяване от по-млади скали.

Изображение от сканиращ електронен микроскоп на скалната проба от Бафинова земя. Минералът оливин сe вижда в сив цвят като множество напукани зърна (A). В него са затворени стъклени стопени включения (В), които съдържат малки количества вода с произход от дълбоката мантията на Земята. Източник: Lydia J. Hallis.

Намирането на проби в такова девственото състояние е най-меко казано, предизвикателство. "Водородът е навсякъде по Земята!" - коментира Халис . "Трудно е да се каже дали това, което се измерва не е водород от замърсяване. Отне ни години, за да стигнем до момента, в който вече знаехме, че измерваме нещо реално, а не вода от повърхността," - разказа тя.

"Можем да се каже, че изследваната вода от най-дълбоката мантия е много малко вероятно да е били добавена отвън, тъй като попаденията на комети и астероиди не биха били достатъчно големи или достатъчно мощни, за да повлияят на дълбоката мантия на хиляди километри под повърхността, а по-рано докладвани геохимични данни показват, че изходните участъци за нашите скали не са били нарушени в продължение на около 4,5 милиарда години." - заяви Холис.

По съотношенията ще я познаете

Но как ще разберем от къде е дошла водата, заключена в тези непокътнати проби базалт (скалата, която се образува при изстиване на лавата)? 

Водата, както всеки знае, е съставена от кислород и водород, а водородните атоми се срещат в три форми, наречени изотопи: нормален водород, деутерий и тритий. Водата, която се формира от деутерий и кислород, се нарича тежка вода. Изотопите са идентични, с изключение на една ключова разлика - броят на неутроните в ядрото. Например обикновения водород няма неутрони, водородният изотоп - деутерий - има един неутрон, а тритият - два.

След като изучили състава на различните тела в Слънчевата система, учените открили, че те имат много различно съотношение между нормална вода и тежка вода. Кометите са демонстрирали значително по-високо съдържание на тежка спрямо обикновената вода.

Като се сравни броя на неутроните в един атом спрямо тези в друг в молекулите на водата се получава съотношение, което е уникално за всяка планета и дори за астероидите и кометите в Слънчевата система. Обикновено, планетите близо до Слънцето имат повече обикновен водород във водните си молекули, докато планетите, по-далеч от Слънцето имат повече от изотопа деутерий, обяснява Халис.

По-ранни изследвания на вода от земната повърхност бяха показали съотношения с повече деутерий, което подхрани теориите за "космическия" произход - че земната вода е дошла от богати на вода астероиди или комети. 

"Ние не можем да изключим добавянето на вода към повърхността на Земята, след образуването й (т.е. чрез комети и астероиди), но нашите данни показват, че Земята е имала вода от самото начало на нейното формиране, така че голямо количество вода (от космоса) по-късно не е задължително необходимо за образуването на нашите океани." - обяснява Халис за IFLScience.

Илюстрация на водата в нашата Слънчева система по времето от преди раждането на Слънцето до създаването на планетите. Източник: Bill Saxton, NSF / AUI / NRAO

"Това променя всичко"

Новото изследване преобърна представите за произхода на водата. То демонстрира, че водата в праховите зърна, скрити дълбоко в нашата планета, в продължение на милиарди години, има повече обикновен водород, а не деутерий. Това означава, че именно от този наситен с вода прах, вграден в скалите, в крайна сметка се е събрала водата в океаните на Земята, заявиха изследователите.

"Това променя всичко", коментира Стив Деш (Steve Desch), астрофизик и професор от Университета на Аризона. "Това е голям резултат. Това поставя началото на нов етап в нашето разбиране за това от къде подобни на Земята планети черпят вода", заяви Деш.

 

http://nauka.offnews.bg/news/Kosmologiia_13/Ot-kade-i-kak-e-doshla-vodata-na-Zemiata-ustanovi-novo-izsledvane_26806.html

[Joro-01]

Сигурен бях, че ще видиш новината

[Last roman]

За този извод предполагам че допринесе и модулът Philae, който събра данни от леда на кометата Чурюмов-Герасименко и доказа, че водата там е с различен произход от земната /май беше с повече деутериеви изотопи/.

[vorfax]

Значи ли това, че останалите планети имат същите океани? Примерно Марс в същото съотношение ли има вода, макар и замръзнала под повърхността?

[Joro-01]

 

Преди 30 минути, Last roman said:

За този извод предполагам че допринесе и модулът Philae, който събра данни от леда на кометата Чурюмов-Герасименко и доказа, че водата там е с различен произход от земната /май беше с повече деутериеви изотопи/.

Възможно е, даже го пише в статията - водата от кометите има друго съотношение (по-високо съдържание) на деутерий.

На земята оношението май беше - на около 5 000 ядра (водородни) едно е на деутерий. Това си го спомням, от соца ама мисля е миродавно.

В кометите е повече.

[Joro-01]

Преди 4 минути, vorfax said:

Значи ли това, че останалите планети имат същите океани? Примерно Марс в същото съотношение ли има вода, макар и замръзнала под повърхността?

Не. Не значи.

[vorfax]

Защо се е концентрирала само в нашата топка от камънак?

[Last roman]

щото най-подходяща орбита плюс подходяща маса, за да я удържи и да се формира атмосфера. Но и на редица спътници на Юпитер и Сатурн, че и на Плутон има заледени океани. Възможно произходът й да е друг, обаче. Но тва ще се установи с по-нататъчни проучвания.

Редактирано 8, 2017 от Last roman

[Joro-01]

Ми нали това казва статията, тази топка камънак е източник на водата по нея. Кометите имат малък дял. На Марс доколкото е подобен на земята може да е така може и да не е.

Въпросът ти ако не го прецизираш предполага няколко различни отговора. 

В какъв смисъл същите?

Океани има само на земята и на един два ледени спътника (под лед), ако не греша.

 

[nik1]

Преди 10 часа, Joro-01 said:

 

Възможно е, даже го пише в статията - водата от кометите има друго съотношение (по-високо съдържание) на деутерий.

На земята оношението май беше - на около 5 000 ядра (водородни) едно е на деутерий. Това си го спомням, от соца ама мисля е миродавно.

В кометите е повече.

Съотношението го помня като 1 на 6000.

(1 на 6420)

https://en.wikipedia.org/wiki/Deuterium

 

 

 

 

[nik1]

 

ВОДАТА НА ЗЕМЯТА Е ПО-СТАРА ОТ СЛЪНЧЕВАТА СИСТЕМА И СЛЪНЦЕТО

Понеделник, 29 Септември 2014 14:15

НОВИНИ НАУКА И ТЕХНОЛОГИИ

 

 

 

 

Икономист

iconomist.bg

newsroom@iconomist.bg

Някои от водните молекули в нашата чаша с вода са били създадени преди повече от 4.5 милиарда години според ново изследване. Това ги прави по-стари от Земята, Слънчевата система и дори самото Слънце, пише Los Angeles Times.

В едно проучване, публикувано в четвъртък в Science, изследователи казват, че отличителния химичен знак на водата на Земята може да се получи само, ако част от тази вода, се е образувала преди раждането на Слънцето.

Тази древна вода представлява от 30 до 50% от сегашния океан на Земята, според учените.

„Това е доста невероятно, че значителна част от водата на Земята предшества Слънцето и Слънчевата система”, заяви ръководителят на изследването Илзе Клийвс, астроном от университета в Мичиган.

Това откритие показва, че водата, ключова съставка за живота, може да бъде обща за много млади планети във Вселената, според Клийвс и нейните колеги.

Учените все още не са съвсем сигурни как водата е пристигнала на Земята. Част от протопланетния диск, в който се е формирала нашата планета е твърде гореща за да съществува течна или замръзнала вода, поради което планетата се е образувала суха. Повечето експерти смятата, че водата на Земята идва от лед в кометите и астероидите, които формират по-хладна среда и по-късно са се сблъскали с нашата планета.

Но тази теория води до повече въпроси. Сред тях е: Откъде е дошла водата, запазена в кометите и астероидите?

За да разберат, учените се обърнали към химията. Тук на Земята, една на всяка 3000 молекули вода има атом на деутреий, вместо водороден атом.

Деутреийния атом е подобен на водородния атом, освен че ядрото му съдържа протон и неутрон, вместо само протон. Двата атома съдържат един електрон. Това прави деутерий два пъти по-тежък от водорода, поради което водните молекули, направени с деутерийен атом (HDO) са известни като „тежка вода”.

По времето, когато нашето слънце се е родило, съотношението деутерий към водород в цялата вселена е бил около 1 молекула деутерий на всеки 100 000 водородни молекули. Но за водата в слънчевата система, съотношението е значително по-високо.

Вода с високо съдържание на деутерий може да се образува само при определени условия. Околната среда трябва да бъде много студена и трябва да има достатъчно енергия за задвижване на реакцията, която свързва водорода, деутерия и кислорода. През последните няколко десетилетия, учените достигат до две възможни – конкуриращи се – обяснения за това как тази тежка вода се е установила в нашата слънчева система.

Първото е, че тя идва от междузвездния воден лед, който се образувал в огромния облак от газ, който родил нашето слънце и Слънчевата система. Много подобни места могат да се открият в цялата вселена, и те са богати и на тежка и на обикновенна вода, според изследователите.

Втората възможност е, че енергията и силата на раждането на звезда е разкъсала междузвездната вода, като нейните градивни частици са били преработени в рамките на протопланетен диск, които в крайна сметка ще се обединят в планети и други небесни тела.

За последните няколко години, Клийвс се опитва да определи точно колко енергия е в състояние да проникне през студения, гъст район на образуващите планетата дискове.

„Това изследване е вид страничен проект”, каза тя. „Осъзнахме, че ако размерът на енергията в диска е толкова ниска, колкото си мислим, това означава, че водата в нашата слънчева система не може да се образува тук, и тя трябва да е дошла от някъде другаде”, обяснява Клийвс.

Използвайки компютърни модели, тя и нейните колеги заключили, че диска със сигурност е бил достатъчно студен за образуването на тежка вода. Но газът би бил твърде гъст, за да позволи проникването на рентгеновите лъчи и слънчевите ветрове и магнитните полета биха имали проблем да отклоняват космическите лъчи.

Без тези източници на енергия, Клийвс сямята, че деутерий и кослород не могат да образуват тежка вода.

Но би било лесно за космическите лъчи да проникнат в облака газ, преди да се е разбил в протопланетен диск, казава тя. Там ,тези лъчи може да са помогнали за създаването на тежката вода.

„Хората се чудят от много време каква част от водата в кометите се наследява и колко от нея е изградила протопланетарната мъглявина”, заяви Геоф Блейк, професор по космохимия и планетарни науки в Калифорнийския технологичен иснститут, който не е бил част от изследването.

Той заяви, че това успешно демонстрира, че младият слънчев вятър можел да държи космическите лъчи от диска настрана, което прави химичните процеси в него твърде бавни, за да произвежда тежка вода.

„И ако това е вярно, голяма част от водата в Слънчевата система днес трябваше да е наследена”, каза той.

Тед Бъргин, астроном от университета в Мичиган и съавтор на изследването, заяви, че резултатите показват, че може да има изобилие от древната вода при млади планети в цялата вселена.

Повечето звезди и техните слънчеви системи се образуват в разсадници за звезди с тежка вода, подобни на този, който е родил нашето Слънце. Ако междузвездната вода може да оцелее раждането на нашето слънце, то тогава е вероятно, да преживее и при раждането на други звезди.

„Всички са съставени от много студени материали, както и вода, и това се предоставя на планетите още докато се раждат”, заяви той.

 

[nik1]

Сондата Rosetta е открила информация за произхода на земните океани

24.12.2014

 

Сондата Rosetta на Европейската космическа агенция (ЕКА) е установила, че водните изпарения от кометата 67Р са съвсем различни от водата на Земята. Откритието отхвърля идеята, че кометите са източник на земната вода и подкрепя тезата, че водата е пренесена от метеорити, разпалвайки дебата за произхода на земните океани.

 

Измерванията са направени през месеца след срещата на Rosetta с кометата 67Р/Чурюмов-Герасименко, наричана на галено Чури, на 6 август т.г. Това са едни от най-нетърпеливо чаканите първоначални резултати в тази мисия, тъй като произходът на земната вода все още е въпрос без отговор. Според една от водещите хипотези при формирането си преди 4.6 милиарда години Земята е била толкова гореща, че първичното водно съдържание напълно се е изпарило. Днес обаче две трети от повърхността на планетата са покрити с вода, за която не се знае откъде идва. Този сценарий приема, че водата е била „доставена“ на Земята след охлаждането й, най-вероятно при сблъсък с комета или астероид. 

 

 

Ключът за определянето на произхода на водата е нейният „вкус“, който зависи от пропорцията на деутерий – изотоп на водорода, спрямо нормалния водород. Основна цел на космическите проучвания е сравнението на измервания от различни космически обекти с показателите на Земята. В това отношение кометите са уникални, тъй като съдържат материал от протопланетарния диск, от който са се формирали планетите. 

 

 

Предишни измервания на съотношението деутерий/водород в други комети показват широк диапазон от стойности. От 11 проучени комети, само 103Р/Хартли 2 от семейството на Юпитер има показатели като тези на Земята. От семейството на Юпитер е и кометата Чури. От друга страна, всички проучени метеорити, идващи от астероидния пояс, имат съдържание като на земната вода. Това навежда на мисълта, че въпреки малкото количество вода в метеоритите, многобройните сблъсъци с тях може да са довели до възникването на океаните. 

 

 

Резултатите на Rosetta показват съотношение деутерий/водород значително по-голямо от това на океаните на Земята, както и от другата комета от семейството на Юпитер - Хартли 2. “Тези изненадващи открития предполагат различен произход на кометите от семейството на Юпитер”, казва ученият Катрин Алтвег. “Резултатите отхвърлят идеята, че кометите от семейството на Юпитер съдържат вода, подобна на земната и дават по-голяма тежест на моделите, според които астероидите са основният механизъм за доставка на вода за океаните на Земята”. 

[nik1]

Учени откриха гигантска "водна фабрика" в недрата на Земята
Водата на Земята вероятно не е била донесена от астероиди
2 фев 2017 09:58, Елка Василева 
29

Снимка: архив, Reuters
Ирландски, канадски и китайски геофизици установиха, че водата на Земята не е била донесена от астероиди или метеорити, а се е появила в резултат на химични реакции в недрата й, съобщи Лента.

Учените създали модел на условията, които са характерни за недрата на Земята - температура около 1400 градуса Целзий и налягане, което е 20 000 пъти по-голямо от това на земната повърхност.

При подобни параметри съдържащият се в земната мантия силициев диоксид влиза в химична реакция с водорода и това води до образуване на вода и силициев хидрид.

Геофизиците заключиха, че такива реакции може да има на дълбочина от 40 до 400 километра под повърхността на планетата. Оказало се, че подобно взаимодействие може да предизвика натрупване на вода в скалите, а не по повърхността им, и налягане до 200 000 атмосфери. При излизането на течността от скалите въпросното налягане може да стане причина за силни земетресения.

Учените се надяват в бъдеще да изяснят дали описаният от тях феномен е характерен за всички слоеве на земната мантия или е локален. В случай че е локален, това ще означава, че водата на нашата планета е донесена от астероиди или комети.

Резултатите от изследването са публикувани в Earth and Planetary Science Letters.

Прочети още на: http://www.dnes.bg/science/2017/02/02/ucheni-otkriha-gigantska-vodna-fabrika-v-nedrata-na-zemiata.330681