Bilim Adamları Suyumuzun Ne Kadar Eski Olduğunu Buldular Ve Çok Eski : ScienceAlert


Dünya suyunun kökeni kalıcı bir gizem olmuştur. Suyun buraya nasıl geldiğini açıklayan farklı hipotezler ve teoriler ve bunları destekleyen pek çok kanıt var.

Ancak su, protogezegen disklerinde her yerde bulunur ve suyun kökeni her şeye rağmen o kadar gizemli olmayabilir.

GeoScienceWorld’de bir araştırma makalesi Elementler diğer genç güneş sistemlerinin bol suya sahip olduğunu gösterir. Bizimki gibi güneş sistemlerinde, genç yıldız büyüdükçe ve gezegenler oluştukça su yolculuğun yanındadır. Kanıt, Dünya’nın ağır su içeriğidir ve gezegenimizin suyunun 4,5 milyar yaşında olduğunu gösterir.

makale “4,5 Milyar Yıllık İyi Su İçiyoruz,” ve yazarlar Cecilia Ceccarelli ve Fujun Du’dur. Ceccarelli, Fransa’nın Grenoble kentindeki Gezegen Bilimleri ve Astrofizik Enstitüsü’nde İtalyan bir astronomdur. Du, Çin’in Nanjing kentindeki Purple Mountain Gözlemevi’nde bir astronomdur.

Bir güneş sisteminin oluşumu bir dev moleküler bulut. Bulut çoğunlukla suyun ana bileşeni olan hidrojendir. Daha sonra bolluk sırasına göre helyum, oksijen ve karbon gelir.

Bulut ayrıca küçük silikat tozu ve karbonlu toz taneleri içerir. Araştırma makalesi bizi Güneş Sistemimizdeki suyun tarihine götürüyor ve burada başlıyor.

Burada, moleküler bir bulutun soğuk alanlarında, oksijen bir toz tanesiyle karşılaştığında donar ve yüzeye yapışır.

Ancak su, hidrojen ve oksijen birleşene kadar su değildir ve buluttaki daha hafif hidrojen molekülleri, oksijenle karşılaşana kadar donmuş toz tanecikleri üzerinde zıplar.

Bu olduğunda, reaksiyona girerler ve su buzu oluştururlar – iki tür su: normal su ve döteryum içeren ağır su.

Döteryum, ağır hidrojen (HDO) adı verilen bir hidrojen izotopudur. Çekirdeğinde bir proton ve bir nötron bulunur. Bu, onu protium adı verilen “normal” hidrojenden ayırır. Protium’un bir protonu var ama nötronu yok. Bu hidrojen izotoplarının her ikisi de kararlıdır ve bugüne kadar devam eder ve her ikisi de su oluşturmak için oksijenle birleşebilir.

Su buzu, toz tanecikleri üzerinde bir örtü oluşturduğunda, yazarlar bunu, makalelerinde özetledikleri süreçteki birinci adım olan soğuk aşama olarak adlandırırlar.

Madde merkezde kümelendikçe yerçekimi kendini bulutta göstermeye başlar. Moleküler bulutun merkezine daha fazla kütle düşer ve bir protostar oluşturmaya başlar. Yerçekiminin bir kısmı ısıya dönüşür ve birkaç dakika içinde astronomik birimler (AU), diskteki gaz ve toz 100 Kelvin’e (-280 Fahrenheit) ulaşır.

100 K, Dünya açısından çok soğuk, sadece -173 santigrat derece. Ancak kimyasal olarak süblimleşmeyi tetiklemek için yeterlidir ve buz faz değiştirerek su buharına dönüşür. Süblimleşme, bulutun merkezini çevreleyen sıcak bir zarf olan sıcak bir korino bölgesinde gerçekleşir.

Karmaşık organik moleküller de içermelerine rağmen, su korinoslarda en bol bulunan molekül haline gelir.

Su bu noktada bol miktarda bulunur, ancak tamamı buhardır. Yazarlar, “… tipik bir sıcak korino, Dünya okyanuslarındaki suyun yaklaşık 10.000 katını içerir” diyor. yazmak.

Bu, yazarlar tarafından özetlenen süreçteki ikinci adımdır ve buna protostar aşaması diyorlar.

Ardından, yıldız dönmeye başlar ve çevreleyen gaz ve toz, yıldız adı verilen düzleştirilmiş, dönen bir disk oluşturur. öncül gezegen diski. Sonunda güneş sisteminin gezegenleri ve diğer özellikleri haline gelecek olan her şey o diskin içindedir.

Genç protostar hala kütle topluyor ve ana dizideki füzyon ömrü, geleceğinde hala iyi durumda.

Genç yıldız, yüzeyindeki şoklardan bir miktar ısı üretiyor, ancak fazla değil. Yani disk soğuktur ve genç önyıldızdan en uzaktaki bölgeler en soğuk bölgelerdir. Yazarlara göre bundan sonra ne olacağı çok önemli.

Birinci adımda oluşan su buzu, ikinci adımda gaza salınır, ancak ata-gezegen diskinin en soğuk noktalarında yeniden yoğunlaşır. Aynı popülasyondaki toz taneleri yine buzlu bir manto ile kaplanmıştır.

Ama şimdi, o buzlu mantodaki su molekülleri, Güneş Sistemi’ndeki suyun geçmişini içeriyor. Yazarlar, “Dolayısıyla, toz taneleri su mirasının koruyucularıdır” diyor. yazmak.

Bu süreçteki üçüncü adım.

Dördüncü adımda, Güneş Sistemi şekillenmeye ve daha eksiksiz bir sisteme benzemeye başlar. Gezegenler, asteroitler ve kuyruklu yıldızlar gibi alışık olduğumuz her şey şekillenmeye ve yörüngelerini almaya başlar. Ve nereden geliyorlar? O küçük toz tanecikleri ve onların iki kez donmuş su molekülleri.

Bugün kendimizi içinde bulduğumuz durum budur. Gökbilimciler zamanda geriye yolculuk edemezken, diğer genç güneş sistemlerini gözlemlemede ve tüm sürece ilişkin ipuçları bulmada daha iyi hale geliyorlar. Dünya’nın suyu da kritik bir ipucu içeriyor: ağır suyun normal suya oranı.

Buraya kadar verilen basit açıklamanın dışında bazı ayrıntılar atlanmıştır. Birinci adımda su buzu oluştuğunda, sıcaklık son derece düşüktür. Bu, süper döterasyon adı verilen olağandışı bir fenomeni tetikler. Süper döterasyon, meyveli buza diğer sıcaklıklarda olduğundan daha fazla döteryum katar.

Döteryum, yalnızca Büyük Patlama’yı takip eden saniyeler içinde oluşmuştur. Fazla oluşmadı: Her 100.000 protium atomu için yalnızca bir döteryum.

Bu, eğer döteryum Güneş Sisteminin suyuyla eşit oranda karışırsa, ağır su bolluğunun 10-5 olarak ifade edileceği anlamına gelir. Ama gelecek daha fazla karmaşıklık var.

Sıcak bir korinoda bolluk değişir. “Ancak sıcak korinolarda HDO/H2O oranı 1/100’den sadece biraz daha az” yazarları açıklamak. (HDO, iki döteryum izotopu içeren su molekülleridir ve H2O, iki protium izotopu içeren normal sudur.)

Daha da uç noktalar var. Yazarlar “İşleri daha da aşırı hale getirmek için” açıklamak“iki kat döteryumlu su D2O, H’ye göre 1/1000’dir.2O, yani D/H elemental bolluk oranından tahmin edilenden yaklaşık 107 kat daha büyük.”

Oranlar, süper döterasyon nedeniyle çok büyük miktarda döteryum içerir. Toz taneciklerinin yüzeylerinde buz oluştuğu anda, tanecik yüzeylerine inen H atomlarına kıyasla daha fazla sayıda D atomu vardır.

Derinlemesine kimyasal açıklama bu makalenin kapsamı dışındadır, ancak sonuç açıktır.

Yazarlar, “Sıcak korinoslarda veya genel olarak bu kadar büyük miktarda ağır suyu elde etmenin başka yolu yok” diyor. yazmak. “Bu nedenle, bol miktarda ağır su, ADIM 1 döneminde soğuk moleküler bulut yığınında su sentezinin ayırt edici özelliğidir.”

Buraya kadar önemli olan, su sentezinin iki bölümünün olmasıdır. Birincisi, güneş sistemi henüz oluşmadığında ve sadece soğuk bir bulut olduğunda gerçekleşir. İkincisi, gezegenlerin oluştuğu zamandır.

İkisi farklı koşullarda gerçekleşir ve bu koşullar su üzerinde izotopik izlerini bırakır. İlk sentezden gelen su 4,5 milyar yaşında ve soru şu oluyor: “Bu eski suyun ne kadarı Dünya’ya ulaştı?”

Bunu bulmak için, yazarlar yapabildikleri iki şeyi gözlemlediler: toplam su miktarı ve döteryumlu su miktarı.

yazarlar olarak koymak“… yani ağır suyun normal suya oranı, HDO/H2Ö.”

Dünya’nın suyuna yetecek kadar su yaratıldı. Sıcak korinodaki su miktarının Dünya’nınkinden 10.000 kat daha fazla olduğunu ve HDO/H’sinin olduğunu unutmayın.2O oranı ilk bulutta oluşan sudan farklıdır.

Corino suyunun ne kadarı Dünya’ya ulaştı? HDO/H karşılaştırılarak bir ipucu bulunabilir2Karasal sudaki O değerleri sıcak corinos’unkilerle.

Sıcak korinoslar, hala oluşan güneş tipi gezegen sistemlerinde HDO’yu gözlemlediğimiz tek yerdir. Önceki araştırmalarda, bilim adamları bu oranları Güneş Sistemimizdeki kuyruklu yıldızlar, göktaşları ve Satürn’ün buzlu uydusu Enceladus gibi nesnelerdeki oranlarla karşılaştırdılar.

Böylece, Dünya’nın ağır su bolluğunun HDO/H olduğunu biliyorlar.2O oranı, Evren’deki ve Güneş Sistemi’nin başlangıcındaki oranlardan yaklaşık on kat daha fazladır.

Yazarlar, “Yeryüzündeki ‘normale göre ağır’ su, Evrendeki elemental D/H oranından yaklaşık on kat daha büyüktür ve sonuç olarak Güneş Sisteminin doğuşunda, güneş bulutsusu adı verilen yerdedir.” açıklamak.

Tüm bu çalışmaların sonuçları, Dünya’daki suyun yüzde 1 ila 50’sinin Güneş Sisteminin doğumunun ilk aşamasından geldiğini gösteriyor. Bu geniş bir aralıktır, ancak yine de önemli bir bilgi parçasıdır.

Yazarlar işleri toparlamak onların sonucuna göre.

“Göktaşlarının büyük çoğunluğunun kaynaklandığı) kuyruklu yıldızlar ve asteroitlerdeki su da başlangıçtan beri büyük miktarlarda miras alındı. Dünya muhtemelen orijinal suyunu büyük olasılıkla asteroitlerin ve gezegenlerin öncüleri olduğu varsayılan gezegenciklerden miras aldı. Dünya’yı, üzerine yağmur yağan kuyruklu yıldızlardan değil, oluşturdu.”

Kuyruklu yıldızlar tarafından teslimat, Dünya’nın suyu için başka bir hipotezdir. Bu hipotezde, donma hattının ötesindeki donmuş su, kuyruklu yıldızlar rahatsız edildiğinde ve donmuş Oort Bulutundan iç Güneş Sistemine gönderildiğinde Dünya’ya ulaşır. Fikir mantıklı.

Ancak bu çalışma bunun doğru olmayabileceğini gösteriyor.

Yine de cevapsız sorular bırakıyor. Tüm suyun Dünya’ya nasıl ulaştığını açıklamıyor. Ancak çalışma, Dünya’daki ağır su miktarının en azından bunu çözmenin başlangıcı olduğunu gösteriyor.

“Sonuç olarak, Dünya’daki ağır su miktarı bizim Ariadne ipliğiGüneş Sisteminin izlemiş olabileceği tüm olası yolların labirentinden çıkmamıza yardımcı olabilir” diye açıklıyorlar.

Tıpkı makalenin başlığında da belirtildiği gibi, Dünya’nın suyu 4,5 milyar yaşında. En azından bir kısmı öyle. yazarlara göre, gezegenimsiler muhtemelen onu Dünya’ya teslim etti, ancak bunun tam olarak nasıl olduğu net değil. Bilim adamlarının bunu çözebilmeleri için çözmeleri gereken çok daha fazla karmaşıklık var.

Yazarlar, “Sorun oldukça karmaşık çünkü Dünya suyunun kökeni ve evrimi, bu gezegendeki karbon, moleküler oksijen ve manyetik alan gibi diğer önemli katılımcılarla kaçınılmaz olarak bağlantılı.” yazmak.

Bu şeylerin hepsi, yaşamın nasıl ortaya çıktığı ve dünyaların nasıl oluştuğu konusunda birbirine sarılmıştır. Su, onu Dünya’ya getiren küçük gezegenlerin oluşumunda muhtemelen rol oynamıştır. Su muhtemelen, yaşamın yapı taşları da dahil olmak üzere diğer kimyasalların onları Dünya’ya ulaştıran kayalık cisimler üzerinde tutulmasında rol oynadı.

Su, her şeyin merkezinde yer alır ve yazarlar, bir kısmının Güneş Sisteminin başlangıcına kadar uzandığını göstererek, geri kalanını anlamak için bir başlangıç ​​noktası sağlamıştır.

“Burada, en son gözlemlere ve teorilere göre Dünya’nın suyunun basitleştirilmiş bir erken tarihini sunduk.” yazmak.

“Karasal suyun büyük bir kısmı muhtemelen Güneş Sisteminin doğumunun en başında, soğuk bir gaz ve toz bulutuyken oluşmuş, gezegenlerin, asteroitlerin ve kuyruklu yıldızların oluşumuna yol açan çeşitli aşamalar sırasında donmuş ve korunmuştur. sonunda doğmakta olan Dünya’ya iletilir.

“Son pasajın nasıl gerçekleştiği başka bir büyüleyici bölüm” diyorlar. sonuçlandırmak.

Bu makale ilk olarak tarafından yayınlandı Evren Bugün. Okumak orijinal makale.



Kaynak : https://www.sciencealert.com/scientists-have-figured-out-just-how-old-our-water-is-and-its-old

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir