Více než polovina vody na Zemi pochází ze slunečního větru

Voda je zásadní pro život na Zemi a někteří odborníci tvrdí, že bychom měli vypít denně alespoň dva litry jako součást zdravého životního stylu. Avšak na druhou stranu – odkud se veškerá voda vzala? Teče z místních řek, přehrad a vodonosných vrstev. Avšak kde má voda svůj původ? V geologických obdobích pronikly živé organismy prostřednictvím vodních cyklů do atmosféry, řek, oceánů, hornin pod našima nohama a dokonce i skrz hluboké vrstvy naší planety. Ale co bylo předtím? Odkud se vzala voda na Zemi především? Vědci dlouho hledali odpovědi na tyto otázky.

Odborníci studovali nepatrné úlomky planetek k nalezení odpovědí – a dospěli k závěru, že déšť protonů ze Slunce možná vytvářel vodu během dlouhých věků na povrchu hornin a prachových částic napříč Sluneční soustavou. Ve skutečnosti více než polovina vody na Zemi mohla být vytvořena tímto způsobem a dostala se na naši planetu s padajícím kosmickým prachem.

Záhada vody

Víme, že pozemská voda pravděpodobně pochází z vnějších oblastí našeho systému z počáteční historie Sluneční soustavy. Takže co bylo tou prvotní dodávkou, která doručila vodu na Zemi? Asteroidy bohaté na vodu jsou v současné době nejlepšími kandidáty na dodání vody, stejně tak i uhlíko-vodíkových sloučenin, které společně možná vytvořily naši nádhernou obyvatelnou modrou planetu hemžící se životem.

Nicméně voda z asteroidů obsahuje specifický poměr běžného vodíku k těžším druhům – tzv. izotopům – nazývaných deuterium. Jestliže by veškerá voda na Zemi pocházela z asteroidů, očekávali bychom u ní stejný poměr – avšak pozemská voda obsahuje méně deuteria, takže zde musí být rovněž jiný zdroj vody v kosmickém prostoru s menším obsahem deuteria.

Jestliže něco víme o Sluneční soustavě a množství vodíku, tak přece jenom nižší poměr deuteria než na Zemi je v samotném Slunci. To nás staví do poněkud jiné role, třebaže je těžké přijmout fakt, že vodík v pozemské vodě může pocházet právě ze Slunce.

Je napínavé, že bychom se nakonec mohli dopátrat správné odpovědi na tuto záhadu.

Nepatrné kousky asteroidů

V roce 2010 přistála zpět na Zemi sonda Hayabusa Japonské kosmické agentury JAXA, která byla vypuštěna za účelem odběru vzorků horniny z povrchu asteroidu Itokawa a jejich dopravy na Zemi. V roce 2017 byli vědci docela úspěšní, když byly rozlišeny tři mimořádně vzácné částice minerálů z odebraného vzorku, každá zhruba o šířce lidského vlasu.

Úmyslem odborníků bylo studovat vnější povrch těchto prachových částic a novým způsobem se podívat, jestli byly ovlivněny „kosmickým zvětráváním“. Jedná se o kombinaci procesů, které jsou známy a které ovlivňují veškeré povrchy vystavené kosmickému prostředí, jako například škodlivé galaktické kosmické záření, dopady mikrometeoritů, sluneční záření a sluneční vítr.

Pracovali ve velkém týmu zahrnujícím experty ze tří kontinentů a využívali přitom relativně novou techniku nazvanou ´atomová sondážní tomografie´, která posloužila k analýze nepatrných vzorků na úrovni atomů. To jim umožnilo změřit množství a pozice jednotlivých atomů a molekul v trojrozměrném (3D) rozvrstvení.
V blízkosti povrchu částic z planetky Itokawa byly objeveny vrstvičky bohaté na hydroxylovou skupinu OH (obsahující jeden atom kyslíku a jeden atom vodíku) a, což je velmi důležité – vodu H2O (složenou ze dvou atomů vodíku a z jednoho atomu kyslíku).

Tento objev vody byl velmi neočekávaný! Na základě všeho, co víme, tyto minerály z asteroidu by měly být vysušené na kost.

Jak sluneční vítr vytváří vodu

Nejpravděpodobnějším zdrojem atomů vodíku nutných k pozdějšímu vytvoření této vody je sluneční vítr: ionty vodíku (atomy s chybějícím elektronem) proudící ze Slunce kosmickým prostorem, které se mezitím ukládají v povrchové vrstvě prachových částic.

Vědci testovali tuto teorii v laboratoři ozařováním ionty těžkého vodíku (deuteria) za účelem simulace vlivu slunečního větru na minerály podobné těm na asteroidech a zjistili, že tyto ionty reagují s částicemi minerálů a vážou z nich atomy kyslíku, čímž vytvářejí hydroxylové skupiny a vodu.

Voda vytvořená slunečním větrem představuje doposud neuvažovanou zásobárnu ve Sluneční soustavě. A co více, veškerý vzduchoprázdný prostor nebo celkové množství horniny napříč galaxiemi může být domovem pozvolna vytvořených zdrojů vody umocňovaných jejich slunci.

To je fantastická novinka pro budoucí pilotovaný kosmický výzkum. Život dávající zdroje vody mohou potenciálně rovněž poskytnout vodík a kyslík jako pohonné látky pro raketové motory pilotovaných kosmických lodí.

Zpět až na Zemi

Tudíž jak to prozrazuje souvislost původu vody na Zemi?

Když se Země a její oceány vytvářely, Sluneční soustava byla svázána s objekty od kilometrových rozměrů až po prachové částice velikosti kolem mikrometru. Tyto objekty a částice padaly na naši planetu (i jiné planety) již od té doby.

Na základě malých – kosmickým prostředím zvětralých – zrníček vědci odhadují, že metr krychlový prachu z asteroidů může obsahovat více než 20 litrů vody. Veškerý kosmický prach, který dopadl na Zemi v průběhu dlouhých věků, představuje spoustu vody ze Slunce (s menším množstvím deuteria), která by měla přicházet vedle těžké vody pocházející z velkých asteroidů.

Astronomové vypočítali, že přibližně směs 50 : 50 prachu bohatého na vodu a velkých asteroidů by dokonale odpovídala izotopickému složení pozemské vody.

A tak zatímco usrkáváte vodu ze své sklenice, přemýšlejte o tom, jak je neobvyklá polovina pozemské vody, která ve skutečnosti pochází ze Slunce.

Zdroj: https://phys.org/news/2021-11-earth-solar-space.html

autor: František Martinek