منشا آب کره زمین

تشکیل ماه آب را به زمین آورده است

زمین در منظومه شمسی ما بی نظیر است: این تنها سیاره خاکی با مقدار زیادی آب و یک ماه نسبتاً بزرگ است که محور زمین را تثبیت می کند. هر دو برای رشد حیات برای زمین ضروری بودند. سیاره‌شناسان در دانشگاه مونستر (آلمان) اکنون توانستند برای اولین بار نشان دهند که با تشکیل ماه در حدود 4/4 میلیارد سال پیش، آب وارد زمین شد.

ماه هنگامی شکل گرفت که زمین با جسمی به بزرگی مریخ مورد اصابت قرار گرفت که به آن تئا (Theia) نیز گفته می شود. تاکنون دانشمندان فرض کرده بودند که تیا در منظومه شمسی داخلی در نزدیکی زمین سرچشمه گرفته است. با اینحال، محققان مونستر اکنون می توانند نشان دهند که تئا از منظومه شمسی بیرونی ناشی می شود و مقادیر زیادی آب را به زمین رساند. نتایج در Nature Astronomy منتشر شده است.

از بخش بیرونی به بخش داخلی منظومه شمسی داخلی

زمین در منظومه شمسی درونی "خشک" شکل گرفته است، و به همین دلیل تعجب آور است که آب روی زمین وجود دارد. برای درک اینکه علت این مسئله، ما باید به زمان شکلگیری منظومه شمسی در حدود 4/5 میلیارد سال پیش رجوع کنیم. از مطالعات قبلی، می دانیم که منظومه شمسی طوری ساخته شده است که مواد "خشک" از مواد "مرطوب" جدا می شوند: شهاب سنگهای به اصطلاح "کربنی" که نسبتاً غنی از آب هستند، از منظومه شمسی بیرونی حاصل می شوند. در حالیکه شهاب سنگهای خشک "غیر کربنی" از منظومه شمسی داخلی منشا می گیرند.

در حالیکه مطالعات قبلی نشان داده اند که مواد کربنی احتمالاً مسئول رساندن آب به زمین می باشند، اما زمان و چگونه آمدن این ماده کربنی، و به این ترتیب آب، به زمین نامشخص می باشد.

برای پاسخ به این پرسش از ایزوتوپهای مولیبدن استفاده شده است. ایزوتوپهای مولیبدن به ما امکان می دهند مواد کربنی و غیر کربنی را به روشنی تشخیص دهیم، و به همین ترتیب "اثر انگشت ژنتیکی" اجرام منظومه شمسی بیرونی و درونی را نشان می دهد.

اندازه گیریهای انجام گرفته توسط محققان مونستر نشان می دهد که ترکیب ایزوتوپی مولیبدن زمین بین شهاب سنگهای کربنی و غیر کربنی است، که این مسئله منشا منظومه شمسی بیرونی برخی از مولیبدنهای موجود در  زمین را ثابت می کند. در این زمینه، خصوصیات شیمیایی مولیبدن نقش اساسی دارند و از آنجاکه یک عنصر آهن دوست است، بیشتر مولیبدن زمین در هسته آن قرار دارد.

دکتر کریستوف بورخارد، نویسنده دوم این تحقیق توضیح می دهد: "مولیبدن که امروزه در گوشته زمین قابل دسترسی است، از مراحل آخر شکلگیری زمین سرچشمه می گیرد، در حالیکه مولیبدن از مراحل اولیه به طور کامل در هسته موجود است." بنابراین، نتایج دانشمندان، برای اولین بار نشان می دهد که مواد کربنی از منظومه شمسی بیرونی، با تاخیر وارد زمین شدند.

اما دانشمندان یک قدم جلوتر حرکت می کنند. آنها نشان می دهند که بیشتر مولیبدن موجود در گوشته زمین توسط سیاره تئا تأمین شده است، که برخورد آن با زمین 4/4 میلیارد سال پیش منجر به تشکیل ماه شد. با اینحال، از آنجا که بخش بزرگی از مولیبدن در گوشته زمین از منظومه شمسی بیرونی سرچشمه گرفته است ، این بدان معنی است که خود تئا نیز از منظومه شمسی بیرونی منشا گرفته است. طبق گفته دانشمندان، این برخورد، ماده کربن کافی را برای تأمین کل میزان آب روی زمین فراهم کرده است.

این رویکرد بی نظیر است زیرا، برای نخستین بار، این امکان را به وجود آورده تا منشاء آب روی زمین با شکل گیری ماه مرتبط شود. به عبارت ساده تر، بدون ماه احتمالاً زندگی روی زمین وجود نخواهد داشت.

------------

منبع

Budde, G., Burkhardt, C. & Kleine, T. Molybdenum isotopic evidence for the late accretion of outer Solar System material to Earth. Nat Astron 3, 736–741 (2019). https://doi.org/10.1038/s41550-019-0779-y