هذه الصخرة الفضائية تحمل أدلة على كيفية حصول الأرض على مياهها

كلوريد الصوديوم ، المعروف باسم ملح الطعام ، ليس بالضبط نوع المعدن الذي يجذب خيال العلماء. ومع ذلك ، فإن حفنة من بلورات الملح الصغيرة التي تم اكتشافها في عينة من كويكب تثير اهتمام الباحثين في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا لأن هذه البلورات يمكن أن تتشكل فقط في وجود الماء السائل.

الأمر الأكثر إثارة للاهتمام ، وفقًا لفريق البحث ، هو حقيقة أن العينة تأتي من كويكب من النوع S ، وهي فئة من المعروف أنها تفتقر إلى المعادن المائية (طبقات المياه الجوفية). تشير النتائج بقوة إلى أن عددًا كبيرًا من الكويكبات التي تمر عبر النظام الشمسي قد لا تكون جافة كما كان يعتقد سابقًا. تم نشر الاكتشاف في علم الفلك الطبيعييضفي مزيدًا من الزخم على الفرضية القائلة بأن معظم مياه الأرض ، إن لم يكن كلها ، ربما وصلت عبر الكويكبات خلال طفولة الكوكب المضطربة.

أجرى زيغا والمؤلف الرئيسي للدراسة ، شوفان تشي ، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر القمر والكواكب ، تحليلاً مفصلاً للعينات المأخوذة من الكويكب إيتوكاوا في عام 2005 من قبل بعثة هايابوسا اليابانية وتم إحضارها إلى الأرض في عام 2010.

هذه الدراسة هي الأولى التي تثبت أن بلورات الملح نشأت في الجسم الأم للكويكب ، واستبعدت أي احتمالية تكونت نتيجة التلوث بعد وصول العينة إلى الأرض ، وهو السؤال الذي ابتليت به الدراسات السابقة التي وجدت كلوريد الصوديوم في النيازك. . من أصل مماثل.

قال توم زيغا ، مؤلف الدراسة الرئيسي وأستاذ علوم الكواكب في UArizona Lunar. “هذه بلورات مربعة جميلة. كان الأمر مضحكًا أيضًا ، لأن لدينا الكثير من المحادثات الجماعية الحية عنها ، لأنها كانت غير واقعية للغاية.”

قال زيغا إن العينات تمثل نوعًا من الصخور خارج كوكب الأرض تُعرف بالكوندريت العادي. مشتق من ما يسمى بالكويكبات من النوع S مثل Itokawa ، يمثل هذا النوع حوالي 87 ٪ من النيازك التي تم جمعها على الأرض. القليل منها يحتوي على معادن حاملة للماء.

قال زيغا ، مدير منشأة كويبر لتصوير وتوصيف المواد في مختبر القمر والكواكب: “لطالما كان يُعتقد أن الكوندريتات العادية مصدر غير محتمل للمياه على الأرض”. “يخبرنا اكتشافنا لكلوريد الصوديوم أن هذه المجموعة من الكويكبات يمكن أن تحتوي على كمية من الماء أكثر بكثير مما كنا نظن.”

اليوم ، يتفق العلماء إلى حد كبير على أن الأرض ، إلى جانب الكواكب الصخرية الأخرى مثل الزهرة والمريخ ، تشكلت في المنطقة الداخلية لسحابة دوامة من الغاز والغبار حول الشمس الفتية ، والمعروفة باسم السديم الشمسي ، حيث كانت درجات الحرارة مرتفعة جدًا. عالي. – مرتفع جدًا بحيث لا يتكثف بخار الماء من الغاز ، وفقًا لتشي.

وقال تشي “بعبارة أخرى ، كان لابد من نقل المياه هنا على الأرض من أقاصي السديم الشمسي ، حيث كانت درجات الحرارة أكثر برودة مما سمح بوجود الماء ، على الأرجح كجليد”. السيناريو الأكثر ترجيحًا هو أن المذنبات أو نوع آخر من الكويكبات المعروفة باسم الكويكبات من النوع C ، والتي استقرت بعيدًا في السديم الشمسي ، تهاجر إلى الداخل وتنقل حمولتها المائية عن طريق التأثير على الأرض الفتية.

إن اكتشاف أن الماء يمكن أن يكون موجودًا في الكوندريتات العادية ، وبالتالي يأتي من أقرب بكثير إلى الشمس من أقربائها “الأكثر رطوبة” ، له آثار على أي سيناريو يحاول شرح إمداد الأرض البدائية بالمياه.

العينة المستخدمة في الدراسة عبارة عن جسيم صغير من الغبار يبلغ حجمه حوالي 150 ميكرومترًا ، أي ضعف قطر شعرة الإنسان ، والتي قطع الفريق منها جزءًا صغيرًا يبلغ حوالي 5 ميكرون من عريض – كبير بما يكفي لتغطية خلية خميرة واحدة – للتحليل.

باستخدام تقنيات مختلفة ، كان تشي قادرًا على استبعاد أن كلوريد الصوديوم كان نتيجة تلوث من مصادر مثل العرق البشري ، أو عملية تحضير العينة ، أو التعرض لرطوبة المختبر.

نظرًا لأنه تم تخزين العينة لمدة خمس سنوات ، التقط الفريق صورًا قبل وبعد ومقارنتها. وأظهرت الصور أن توزيع حبيبات كلوريد الصوديوم داخل العينة لم يتغير ، مستبعدًا احتمال ترسب أي من الحبوب في العينة خلال هذه الفترة. بالإضافة إلى ذلك ، أجرى تشي تجربة تحكم عن طريق معالجة مجموعة من عينات صخور الأرض بشكل مشابه لعينة إيتوكاوا وفحصها تحت المجهر الإلكتروني.

وقال “عينات الأرض لم تحتوي على كلوريد الصوديوم ، مما أقنعنا أن الملح في عينتنا نشأ من كويكب إيتوكاوا”. “لقد استبعدنا أي مصدر محتمل للتلوث”.

قال زيغا إن أطنانًا من المواد خارج الأرض تتساقط على الأرض كل يوم ، لكن معظمها يحترق في الغلاف الجوي ولا يصل أبدًا إلى السطح.

قال: “أنت بحاجة إلى صخرة كبيرة بما يكفي للبقاء على قيد الحياة عند المدخل وتوفير تلك المياه”.

اقترح العمل السابق في التسعينيات بقيادة الراحل مايكل دريك ، المدير السابق لمختبر القمر والكواكب ، آلية يمكن من خلالها أن تصبح جزيئات الماء في النظام الشمسي المبكر محاصرة في معادن الكويكبات وحتى تنجو من تأثير على الأرض.

وقال زيغا “تشير هذه الدراسات إلى أن المياه من عدة محيطات يمكن نقلها فقط بهذه الآلية”. “إذا اتضح الآن أن الكويكبات الأكثر شيوعًا يمكن أن تكون أكثر رطوبة مما كنا نظن ، فستجعل فرضية إمدادات مياه الكويكبات أكثر منطقية.”

إيتوكاوا هو كويكب قريب من الأرض على شكل الفول السوداني يبلغ طوله حوالي 2000 قدم وقطره 750 قدمًا ، ويُعتقد أنه انفصل عن جسم أكبر بكثير. وفقًا لتشي وزيغا ، من الممكن أن تتراكم المياه المتجمدة وكلوريد الهيدروجين المجمد هناك ، وأن الانحلال الطبيعي للعناصر المشعة والقصف المتكرر بواسطة النيازك خلال الأيام الأولى للنظام الشمسي يمكن أن يوفر حرارة كافية لدعم العمليات الحرارية المائية بما في ذلك الماء السائل. في نهاية المطاف ، كان الجسم الأم قد استسلم للقصف وانقسامًا إلى أجزاء أصغر ، مما أدى إلى تكوين إيتوكاوا.

قال زيغا: “بمجرد أن تتجمع هذه المكونات معًا لتشكل كويكبات ، فمن المحتمل أن يتشكل الماء السائل”. “وبمجرد تكوين السوائل ، يمكنك التفكير فيها على أنها تحتل التجاويف في الكويكب وربما تقوم بعمل كيمياء مائية.”

ومع ذلك ، فإن الأدلة التي تشير إلى أن بلورات الملح من عينة إيتوكاوا كانت موجودة منذ بداية النظام الشمسي لا تنتهي عند هذا الحد. وجد الباحثون وريدًا من بلاجيوجلاز ، وهو معدن سيليكات غني بالصوديوم ، يمر عبر العينة المخصب بكلوريد الصوديوم.

وقال تشي “عندما نرى عروق التجوية هذه في العينات الأرضية ، نعلم أنها تشكلت عن طريق التجوية المائية ، مما يعني أنها يجب أن تشمل الماء”. “حقيقة أننا نرى هذا النسيج مرتبطًا بالصوديوم والكلور هو دليل قوي آخر على أن هذا حدث على الكويكب أثناء تدفق الماء من خلال هذه السيليكات المحتوية على الصوديوم.”