Odkud se vzala pozemská voda?

Výzkumníci naznačují, že pozemská voda mohla pocházet z interakcí mezi atmosférou bohatou na vodík a magmatickými oceány raných planetárních embryí, které nakonec vytvořily Zemi. Jejich práce, která používala nové modely formování planet inspirované nedávným nárůstem výzkumu exoplanet, prokázala, že tyto interakce mohou vysvětlit klíčové rysy složení Země, jako je její množství vody a celkový oxidovaný stav, aniž by se nutně spoléhaly na jiné zdroje vody.

Nově objevené exoplanety přispívají k vývoji nového modelu, který nabízí potenciální vysvětlení původu některých charakteristických rysů Země, jako je například její množství vody. Nový výzkum Anat Shahar z Carnegie Science spolu s Edwardem Youngem a Hilke Schlichting z UCLA naznačuje, že voda nalezená na naší planetě mohla pocházet ze souhry mezi atmosférou bohatou na vodík a roztavenými lávovými moři raných planetárních těles, která tvořila rané planety. Jejich výzkum, který by mohl objasnit původ některých určujících charakteristik Země, byl nedávno publikován v časopise Nature.

Historicky bylo naše chápání vzniku planet do značné míry ovlivněno příkladem naší vlastní Sluneční soustavy. I když geneze plynných obrů, jako je Jupiter a Saturn, stále podněcuje diskuse mezi vědci, existuje široká shoda, že Země a další terestrické planety vznikly nahromaděním prachu a plynu, který kdysi v jeho mládí obíhal kolem našeho Slunce.

Jak do sebe narážely stále větší objekty, malé planetesimály, které nakonec vytvořily Zemi, se zvětšovaly, zahřívaly a roztavily se do obrovského magmatického oceánu kvůli teplu z kolizí a radioaktivních prvků. Postupem času, jak se planeta ochlazovala, nejhustší materiál klesl dovnitř a rozdělil Zemi na tři odlišné vrstvy – kovové jádro, skalnatý silikátový plášť a kůru.

Rozvoj výzkumu exoplanet v posledním desetiletí však přinesl nový přístup k modelování embryonálního stavu Země. „Objevy exoplanet nám daly mnohem větší pochopení pro to, jak běžné je, že právě vzniklé planety jsou během prvních několika milionů let růstu obklopeny atmosférami, které jsou bohaté na molekulární vodík,“ vysvětlila Anat Shahar. „Nakonec se tyto vodíkové obálky rozptýlí, ale zanechají otisky prstů na složení mladé planety.“

Pomocí těchto informací výzkumníci vyvinuli nové modely pro formování a evoluci Země, aby zjistili, zda je možné replikovat odlišné chemické vlastnosti naší domovské planety. Pomocí nově vyvinutého modelu byli vědci z Carnegie a UCLA schopni prokázat, že na počátku existence Země mohly interakce mezi magmatickým oceánem a molekulární vodíkovou protoatmosférou dát vzniknout některým typickým rysům Země, jako je její množství vody.

Vědci použili matematické modelování k prozkoumání výměny materiálů mezi molekulárními vodíkovými atmosférami a magmatickými oceány tím, že se podívali na 25 různých sloučenin a 18 různých typů reakcí – dostatečně komplexních, aby poskytly cenné údaje o možné formativní historii Země, ale dostatečně jednoduché na to, aby je bylo možné plně interpretovat. Interakce mezi magmatickým oceánem a atmosférou v jejich simulované dětské Zemi vedly k pohybu velkých mas vodíku do kovového jádra, oxidaci pláště a produkci velkého množství vody.

I kdyby všechen kamenný materiál, který se nahromadil, aby vytvořil rostoucí planetu, byl zcela suchý, tyto interakce mezi atmosférou molekulárního vodíku a magmatickým oceánem by vytvořily velké množství vody, jak odhalili výzkumníci. Jiné zdroje vody jsou možné, říkají, ale nejsou nutné k vysvětlení současného stavu Země.

„Toto je jen jedno možné vysvětlení pro vývoj naší planety, ale takové, které by vytvořilo důležité spojení mezi historií formování Země a nejběžnějšími exoplanetami, které byly objeveny na oběžných drahách vzdálených hvězd, které se nazývají Super-Země a sub-Neptuny,“ uzavřela Anat Shahar.

Tento projekt byl součástí interdisciplinárního, multiinstitucionálního projektu AEThER, iniciovaného a vedeného Anat Shahar, který se snaží odhalit chemické složení nejběžnějších planet naší Galaxie – Super-Země a sub-Neptuny – a vyvinout rámec pro detekce signatur života na vzdálených světech. Toto úsilí financované nadací Alfreda P. Sloana bylo vyvinuto s cílem pochopit, jak formování a vývoj těchto planet utváří jejich atmosféru. To by zase mohlo vědcům umožnit odlišit skutečné biologické podpisy, které by mohly vzniknout pouze přítomností života, od atmosférických molekul nebiologického původu.

„Stále výkonnější dalekohledy umožňují astronomům porozumět složení atmosféry exoplanet v dosud neviděných detailech,“ řekla Anat Shahar. „Práce AEthER bude porovnávat jejich pozorování s experimentálními a modelovými daty, která, jak doufáme, povedou k spolehlivé metodě pro detekci známek života na jiných planetách.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/where-did-earths-water-come-from/

autor: František Martinek