Woda na Ziemi a powstanie Księżyca?

Ziemia jest unikalną planetą w Układzie Słonecznym: to jedyna skalista planeta z dużą ilością wody i stosunkowo dużym księżycem, który stabilizuje oś rotacji Ziemi. Oba te dwa elementy były niezbędne, aby na Ziemi rozwinęło się życie. Planetolodzy z Uniwersytetu w Munster wykazali teraz jako pierwsi, że woda pojawiła się na Ziemi wraz z powstaniem Księżyca jakieś 4,4 miliarda lat temu. Księżyc uformował się gdy w Ziemię uderzył obiekt o rozmiarach Ziemi nazwany Teia. Jak dotąd naukowcy zakładali, że Teia powstała w wewnętrznej części układu słonecznego, niedaleko od Ziemi. Niemniej jednak badacze z Munster dowiedli teraz, że Teia pochodziła z zewnętrznej części układu słonecznego i dostarczyła na Ziemię ogromne iloci wody. Wyniki badań opublikowano w najnowszym wydaniu periodyku Nature Astronomy.

Ziemia uformowała się w “suchej” wewnętrznej części układu planetarnego, a więc zaskakującym jest to, że na jej powierzchni jest woda. Aby zrozumieć dlaczego tak jest, musimy się cofnąć w czasie o 4,5 miliarda lat temu. Dzięki wcześniejszym badaniom wiemy, że układ słoneczny uformował się tak, że “sucha” materia została oddzielona od “mokrej”: tak zwane meteoryty węglowe, które zawierają stosunkowo dużo wody, pochodzą z zewnętrznej części układu słonecznego, a suche, niewęglowe meteoryty pochodzą z jego wnętrza. Choć wcześniejsze badania wskazywały, że materia węglowa najprawdopodobniej odpowiadała za dostarczenie wody na Ziemię, nie było wiadomo kiedy i jak ta materia – a tym samym woda – dotarła na Ziemię. “Próbując odpowiedzieć na to pytanie korzystaliśmy z izotopów molibdenu. Izotopy molibdenu pozwalają nam wyraźnie odróżnić materię węglową od niewęglowej, i tym samym tworzyć “genetyczny odcisk palca” materii z wewnętrznej i zewnętrznej części układu słonecznego” tłumaczy dr Gerrit Budde z Instytutu Planetologii w Munster i główny autor opracowania.

Pomiary wykonane przez badaczy z Munster wskazują, że skład izotopów molibdenu na Ziemi znajduje się między meteorytami węglowymi i niewęglowymi, co dowodzi tego, że część molibdenu na Ziemi pochodzi z zewnętrznej części układu. W tym kontekście, właściwości chemiczne molibdenu odgrywają kluczową rolę, ponieważ z uwagi na to, że jest to pierwiastek lubiący żelazo, większość molibdenu na Ziemi znajduje się w jej jądrze. “Molibden do którego mamy dzisiaj dostęp w płaszczu Ziemi pochodzi z późnych etapów procesu formowania się Ziemi, podczas gdy molibden z wcześniejszego okresu w całości znajduje się w jądrze” tłumaczy dr Christoph Burkhardt, drugi autor opracowania. Wyniki uzyskane przez naukowców wskazują po raz pierwszy, że materiały węglowe z zewnętrznych rejonów układu słonecznego dotarły na Ziemię późno.

Jednak naukowcy idą jeszcze jeden krok dalej. Wskazują, że większość molibdenu w płaszczu Ziemi została dostarczona przez protoplanetę Teia, której zderzenie z Ziemią 4,4 miliarda lat emu doprowadziło do powstania Księżyca. Niemniej jednak skoro duża część molibdenu w ziemskim płaszczu pochodzi z zewnętrznej części układu słonecznego, oznacza to, że sama Teia musiała stamtąd pochodzić. Według naukowców kolizja dostarczyła wystarczająco dużo materii węglowej, aby dostarczyć na Ziemię całą jej wodę. “Nasze podejście jest unikatowe ponieważ po raz pierwszy pozwala nam połączyć pochodzenie wody na Ziemi z powstaniem Księżyca. Mówiąc prosto, bez Księżyca na Ziemi nie byłoby życia” podsumowuje Thorsten Kleine, profesor planetologii na Uniwersytecie w Munster.

Źródło: University of Munster

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.1038/s41550-019-0779-y

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.