ساختار آب, مقالات

کشف دلایل پیدایش آب روی زمین

کشف سرنخ‌های جدید درباره شکل‌گیری آب روی زمین

در بین افسانه‌های مربوط به پیدایش جهان و زمین در فرهنگ‌ها و ملت‌های مختلف، جهان معمولا با آب بی‌شکل اولیه خلق می‌شود: آشفته و بی‌نظم! ناگهان از بیابانی بی‌آب و علف، نظم و حیات آغاز می‌شود! اما این افسانه‌ها هرگز خود را با تلاش برای یافتن دلایل علمی و حقیقی شکل‌گیری همان آب اولیه روی زمین هم خسته نمی‌کنند. پس راهکار واقعی برای کشف دلایل و ریشه‌های شکل‌گیری آب، این مهم‌ترین عنصر حیات ما انسان‌ها روی زمین، چیست؟

سیاره‌شناسان مدرن، بهرحال میل شایانی برای کشف و تشریح علمی دلایل و ریشه‌های اولیه‌ی شکل‌گیری آب روی سیاره‌ی زمین از خود نشان داده‌اند و  در این راه به ارائه‌ی نظریه‌هایی هم‌چون «دنباله‌دارهای یخی» و «سیارک‌های یخی» نایل گشته‌اند، که در نظر آن‌ها می‌تواند دلیل وجود آب روی زمین باشد. با این وجود، چاپ یک پژوهش جدید در مجله ساینس، که به بررسی و تحلیل ترکیب‌بندی یک شهاب‌سنگ نادر پرداخته است، نشان می‌دهد که مقدار زیادی از آب روی زمین، احتمالا از زمان شکل‌گیری این سیاره در قطعات غول‌پیکر ساختمان آن وجود داشته است.

آب جهان

وقتی از فضا به زمین نگاه می‌کنیم، متوجه می‌شویم که اقیانوس‌های آبی قسمت اعظم سطح سیاره‌ی ما را پوشانده‌اند، چیزی بیش از هفتاد درصد سطح آن را! روی‌هم‌رفته چیزی حدود 1.3 بیلیون متر مکعب آب و یخ روی سطح زمین وجود دارد که در نگاه اول شاید خیلی هم زیاد به نظر برسد اما در مقایسه با اندازه‌ی زمین و نیازهای آن، شاید ناچیز هم باشد.

تصور می‌شود که قسمت داخلی زمین – شامل گوشته و هسته – نیز مقدار قابل‌توجهی آب در خود ذخیره داشته باشد. این آب می‌تواند مانند نوعی روغن‌کاری برای صفحه‌های تکنوتیک سطح زمین به کار رفته باشد که خود می‌تواند دلیلی برای وجود حیات روی زمین باشد وقتی که متوجه می‌شویم این حجم آب می‌تواند کربن‌دی‌اکسید کوه‌های آتشفشانی را جذب کرده و در عین حال موجب گرم ماندن زمین هم شده باشد. مدارکی دال بر وجود آب در قسمت‌های داخلی ماه و مریخ هم کشف شده است. بنابراین، هم‌چنان با یک پرسش مواجه هستیم: این همه آب از کجا پیدا شده؟

آغاز صخره‌ای

جهان ما، در امتداد سایر سیاره‌های صخره‌ای دیگر هم‌چون مشتری، ونوس و مریخ در قسمت داخلی منظومه شمسی و نزدیک خورشید و در تراکمی خارج از ابرهای چرخشی غبار و گاز، در فرایندی به نام «برافزایش» شکل گرفته است. این قسمت از فضا برای ثابت ماندن ساختار یخ یا آب زیادی گرم محسوب می‌شود، که همین می‌تواند دلیل وجود دُم دنباله‌دارها باشد. وقتی این گلوله‌های یخی وارد قسمت داخلی منظومه شمسی می‌شوند شروع به آب شدن و تبخیر می‌کنند.

اگر زمین سیاره‌ای داغ و خشک بوده باشد، پس آب باید بعدا به آن رسیده باشد، یعنی پس از دوران سرمایش زمین، احتمالا این آب هم توسط دنباله‌دارها و سیارک‌هایی که از خارج از منشومه شمسی آمده و با زمین برخورد کرده‌اند به اینجا رسیده باشد. قسمتی از آبی که به زمین برخورد کرده روی سطح آن مانده و اقیانوس‌ها را شکل داده و مابقی به زیر سطح نفوذ کرده است.

با وجود این که این نظریه‌ی قدیمی منطقی به نظر می‌رسد، اندازه‌گیری‌های انجام گرفته روی نسبت دوتریوم/هیدروژن آبی که از سیارک‌های مختلف آزمایش شده نشان می‌دهد که آب دنباله‌دارها معمولا شامل مقدار قابل‌توجهی دتریوم است که نسبت به آب زمین بسیار بیش‌تر است، که همین مدرک می‌تواند نظریه‌ی برخوردهای کیهانی به زمین برای شکل‌گیری آب روی سیاره‌ی ما را به حاشیه ببرد.

سیارک‌ها از سوی دیگر می‌توانند گزینه مناسب‌تری برای دلیل چاشنی ایزوتوپیک روی سطح اقیانوس‌ها باشند، اما اندازه‌ی کوچک آن‌ها و حجم آبی که ذخیره دارند نشان می‌دهد که باید تعداد بی‌شماری از آن‌ها به زمین برخورد کرده باشد تا این حجم از آبی که روی زمین داریم را توجیه کند. فرضیه‌ی چسب بزرگ که عنوان می‌کند که سیاره مشتری زمانی در دوران اولیه‌ی حیات منظومه شمسی کمبرند سیارک‌ها را شخم زده و از آن رد شده، می‌تواند توجیه مناسبی برای این برخوردهای سیارکی به زمین باشد.

در سال‌های اخیر ایده‌ی جدید مطرح شده که عنوان می‌کند شاید مقدار زیادی از آب سیاره‌ی زمین روی خود همین سیاره تشکیل یافته باشد و در طول فرایند شکل‌گیری سیاره به وجود آمده باشد. سیاره‌شناسان هیدروژن را نماینده‌ی ماهیت و وجود آب در نظر می‌گیرند زیرا مولکول‌های آب (H2O) با ترکیب اتم‌های هیدروژن و اکسیژن به وجود آمده‌اند، و از آن‌جایی که اکسیژن در گوشته و پوسته سیاره‌ی ما فراوان است، یافتن هیدروژن در بافت‌های اولیه‌ی ساختمان زمین در زمان شکل‌گیری آن، مساوی با تشکیل آب روی زمین خواهد بود.

هیدروژن شهاب‌سنگی

لاورت پیانی، محقق دانشگاه لورن فرانسه، تیمی از محققان را بر آن داشت تا روی یافتن عنصری مشابه هیدروژن که ممکن است در دوره‌ی اولیه شکل‌گیری زمین روی این سیاره به کار رفته باشد تحقیق کنند. آن‌ها روی یک نوع شهاب‌سنگ نادر که شباهت ساختاری ایزوتوپی با صخره‌های زمینی داشتند کار کردند. آنها اعلام کردند که ما نمی‌دانیم دقیقا چه زمانی این شهاب سنگ شکل گرفته است، اما ساختار شیمیایی و کانی‌شناختی آن ما را به این باور نزدیک کرده که در فاصله‌ی کمتری از خورشید نسبت به سایر شهاب‌سنگ‌ها ساخته شده است.

چیزی که پیانی و تیم محققان او کشف کردند غیرمنتظره بود. طبق تحقیقات آن‌ها، این شهاب‌سنگ آن‌قدر در خودش هیدروژن ذخیره دارد که با برخورد به زمین می‌تواند سه برابر نیاز حجم آب روی زمین را تامین کند. ساختار ایزوتوپی هیدروژن و نیتروژن موجود در این شهاب سنگ‌ها با ساختار پوشش سطح زمین جور درمی‌آید، طوری که ممکن است قسمت عمده‌ای از نیتروژن اتمسفر زمین، از همین طریق تهیه شده باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *