მეცნიერებმა განსაზღვრეს, რა ასაკის არის დედამიწაზე არსებული წყალი — #1tvმეცნიერება
მეცნიერებმა განსაზღვრეს, რა ასაკის არის დედამიწაზე არსებული წყალი — #1tvმეცნიერება

დედამიწაზე წყლის წარმომავლობის ამბავი ბურუსით არის მოცული. ჩვენს პლანეტაზე წყლის მოხვედრის შესახებ მრავალი სხვადასხვა ჰიპოთეზა და თეორია არსებობს; მათ მხარს მრავალი მტკიცებულებაც უჭრეს.

თუმცა, პროტოპლანეტურ დისკოებში წყალი უხვად არის და შესაბამისად, წყლის წარმოშობა შეიძლება არც ისე იდუმალებით იყოს მოცული.

როგორც ახალი კვლევა აჩვენებს, სხვა ახალგაზრდა ვარსკვლავურ სისტემებში დიდი ოდენობით წყალია. ჩვენის მსგავს მზის სისტემებში, წყალი ახალგაზრდა ვარსკვლავის ზრდასთან და პლანეტების წარმოქმნასთან ერთად „მოგზაურობს“. მტკიცებულება დედამიწის მძიმე წყალში იმალება, რომელიც მიუთითებს, რომ ჩვენი პლანეტის წყალი 4,5 მილიარდი წლისაა.

კვლევის ავტორები არიან იტალიელი ასტრონომი სესილია ჩეკარელი და ჩინელი ფუჯუნ დუ.

მზის სისტემის წარმოქმნა გიგანტურ მოლეკულურ ღრუბელში დაიწყო. ასეთი ღრუბელი ძირითადად წყალბადისგან შედგება — წყლის მთავარი კომპონენტისგან. მის შემცველობაში რაოდენობის მხრივ, შემდეგ მოდის ჰელიუმი, ჟანგბადი და ნახშირბადი.

ეს ღრუბელი ასევე შეიცავს სილიკატური და კარბონატული მტვრის ციცქნა ნაწილაკებს. ახალ კვლევაში ავტორებმა მზის სისტემაში წყლის ისტორია შეისწავლეს, რომელიც სწორედ ამ ღრუბელში იწყება.

მოლეკულური ღრუბლის ცივ მისადგომებში, როდესაც ჟანგბადი მტვრის მარცვლებს ხვდება, იყინება და მის ზედაპირს ეკვრის.

თუმცა, წყალი იქამდე არ არის წყალი, ვიდრე წყალბადი და ჟანგბადი არ შეწყვილდება; წყალბადის მსუბუქი მოლეკულები ღრუბელში გაყინული მტვრის მარცვლების გარშემო დახტიან და ჟანგბადსაც ხვდებიან.

როცა ეს მოხდება, ერთმანეთთან რეაქციაში შედიან და წარმოქმნიან წყლის ყინულს — ჩვეულებრივ წყალს და მძიმე წყალს, რომელიც დეიტერიუმს (მძიმე წყალბადი) შეიცავს.

დეიტერიუმი არის წყალბადის იზოტოპი, რომელსაც მძიმე წყალბადსაც (HDO) უწოდებენ. ბირთვში აქვს პროტონი და ერთი ნეიტრონი. სწორედ ამით განსხვავდება ის „ჩვეულებრივი“ წყალბადისგან, იგივე პროტიუმისგან. პროტიუმს აქვს პროტონი, მაგრამ არ გააჩნია ნეიტრონი. წყალბადის ეს ორივე იზოტოპი სტაბილურია და დღემდე გაძლო; ჟანგბადთან გაერთიანება და წყლის წარმოქმნა ორივეს შეუძლია.

როდესაც წყლის ყინული მტვრის მარცვლებზე მანტიას წარმოქმნის, ავტორები კვლევაში ამას პირველ ნაბიჯს, ცივ ფაზას უწოდებენ.

როდესაც მატერია ღრუბლის ცენტრში გროვდება, გრავიტაცია მოქმედებას იწყებს. მოლეკულური ღრუბლის ცენტრში უფრო მეტი მატერია იყრის თავს და იწყება პროტოვარსკვლავის წარმოქმნა. გრავიტაციის ნაწილი სითბოდ გარდაიქმნება და ღრუბლის ცენტრში, რამდენიმე ასტრონომიული ერთეულის რადიუსში (ასტრონომიული ერთეული არის მანძილი მზესა და დედამიწას შორის) გაზისა და მტვრის ტემპერატურა -173 გრადუს ცელსიუსს აღწევს.

დედამიწის გადმოსახედიდან ეს ტემპერატურა საკმაოდ ცივია, მაგრამ ქიმიური თვალსაზრისით, საკმარისია სუბლიმაციის გამოსაწვევად; შესაბამისად, ყინული ფაზას იცვლის და წყლის ორთქლად გადაიქცევა. სუბლიმაცია ღრუბლის ცენტრს გარშემორტყმულ თბილ საბურველში ხდება, რომელსაც ცხელ კორინოს უწოდებენ

მიუხედავად იმისა, რომ ისინი ასევე შეიცავს რთულ ორგანულ მოლეკულებს, წყალი იქ ყველაზე უხვი მოლეკულა ხდება.

ამ ფაზაში წყალი უხვად არის, მაგრამ მთლიანად ორთქლის სახით. ავტორთა განცხადებით, ჩვეულებრივი ცხელი კორინო დაახლოებით 10 000-ჯერ უფრო მეტ წყალს შეიცავს, ვიდრე ოკეანეები.

პუბლიკაციაში ავტორები ამას პროცესის მეორე ნაბიჯად აღნიშნავენ და პროტოვარსკვლავის ფაზას უწოდებენ.

ამის შემდეგ, ახლად დაბადებული ვარსკვლავი ბრუნვას იწყებს, მის გარშემო არსებული გაზი და მტვერი კი წარმოქმნის ბრტყელ, მბრუნავ დისკოს, რომელსაც პროტოპლნეტურ დისკოს უწოდებენ. სწორედ ამ დისკოში იყრის თავს ის ყველაფერი, რისგანაც შემდეგ ვარსკვლავის სისტემის პლანეტები და სხვა სხეულები წარმოიქმნება.

ახალგაზრდა პროტოვარსკვლავი მასას ჯერ კიდევ აგროვებს და წინ ელოდება სიცოცხლე მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავის ფაზაში.

ახალგაზრდა ვარსკვლავი სითბოს ნაწილს ზედაპირზე მომხდარი შოკებისგან გამოიმუშავებს, მაგრამ არც ისე ბევრს. შესაბამისად, დისკო ცივია, მისი ყველაზე ცივი ნაწილი კი პროტოვარსკვლავისგან ყველაზე მეტად დაშორებული რეგიონებია. ამის შემდეგ ხდება ის, რაც ყველაზე მეტად არის გადამწყვეტი.

პირველ ფაზაში წარმოქმნილი წყლის ორთქლი მეორე ფაზაში აირად გარდაიქმნება, მაგრამ პროტოპლანეტური დისკოს ცივ მისადგომებში ხელახლა კონდენსირდება. მტვრის მარცვლების იგივე პოპულაცია კვლავ ყინულოვანი მანტიით იფარება.

მაგრამ ამჯერად, ყინულოვან მანტიაში წყლის მოლეკულები ვარსკვლავური სისტემის წყლის ისტორიას შეიცავს. შესაბამისად, როგორც ავტორები წერენ, მტვრის ნაწილაკები წყლის მემკვიდრეობითობის მცველები არიან.

ეს გახლავთ პროცესის მესამე საფეხური.

მეოთხე საფეხურზე, ვარსკვლავური სისტემა ფორმის მიღებას იწყებს და უფრო სრულად ჩამოყალიბებულ სისტემას ემსგავსება. იწყება პლანეტების, ასტეროიდებისა და კომეტების წარმოქმნა და ორბიტაზე დაჯდომა. რისგან წარმოიქმნება ისინი? სწორედ ამ ციცქნა მტვრის მარცვლებისა და მათი ორჯერ გაყინული წყლის მოლეკულებისგან.

სწორედ ამ სიტუაციაში ვართ ჩვენ დღეს. მართალია, ასტრონომებს დროში უკან წასვლა არ შეუძლიათ, მაგრამ სულ უფრო უკეთესად აკვირდებიან სხვა ახალგაზრდა ვარსკვლავურ სისტემებს და პოულობენ მინიშნებებს მთელი ამ პროცესის შესახებ. გადამწყვეტ მინიშნებას შეიცავს დედამიწის წყალიც: მძიმე და ჩვეულებრივი წყლების პროპორცია.

როდესაც პირველ საფეხურში წყლის ყინული წარმოიქმნება, ტემპერატურა უკიდურესად დაბალია. ეს იწვევს უჩვეულო ფენომენს, რასაც სუპერ-დეიტერაციას უწოდებენ; ამ დროს, წყლის ყინულში იმაზე მეტი დეიტერიუმი შედის, ვიდრე სხვა ტემპერატურებზე.

დეიტერიუმი დიდი აფეთქებიდან სულ რაღაც წამების შემდეგ გაჩნდა, მაგრამ არც ისე ბევრი: მხოლოდ ერთი დეიტერიუმი პროტიუმის ყოველ 100 000 ატომზე.

ეს კი იმას ნიშნავს, რომ თუ დეიტერიუმი თანაბრად იქნებოდა შერეული მზის სისტემის წყალში, მძიმე წყლის ოდენობა იქნებოდა 10-5. მაგრამ წინ კიდევ უფრო მეტი სირთულეა.

ცხელ კორინოში რაოდენობა იცვლება. როგორც მკვლევრები წერენ, ცხელ კორინოებში HDO/H2O პროპორცია უფრო ნაკლებია, ვიდრე 1/100. HDO არის წყლის მოლეკულები, რომლებიც შეიცავს დეიტერიუმის ორ იზოტოპს, H2O კი არის ჩვეულებრივი წყალი და შეიცავს პროტიუმის ორ იზოტოპს.

ავტორთა განცხადებით, ყველაფერი კიდევ უფრო რთულდება, რადგან ორმაგად დეიტრირებული D2O წყალი 1/1000-ზეა H2O-სთან მიმართებაში, კერძოდ, დაახლოებით 107-ჯერ მეტი.

პროპორციებში დეიტერიუმის ასეთი მაღალი წილი სუპერ-დეიტერაციის შედეგია. იმ მომენტში, როდესაც მტვრის მარცვლების ზედაპირზე ყინული წარმოიქმნება, მათ ზედაპირზე D ატომები H ატომებზე მეტია.

„ცხელ კორინოებში ასეთი დიდი ოდენობით მძიმე წყლის მიღწევის სხვა გზა უბრალოდ არ არსებობს. შესაბამისად, მძიმე წყლის რაოდენობა ცივი მოლეკულური ღრუბლის გროვაში პირველი საფეხურის ხანაში წყლის სინთეზის დამახასიათებელი ნიშანია“, — წერენ მკვლევრები.

მნიშვნელოვანია ისიც, რომ წყლის სინთეზში ორი ეპიზოდია. პირველი მაშინ ხდება, როდესაც ვარსკვლავური სისტემა ჯერ ჩამოყალიბებული არ არის და მხოლოდ ცივ ღრუბელს წარმოადგენს. მეორე კი მაშინ, როდესაც პლანეტა იქმნება.

ორივე მათგანი სხვადასხვა გარემო პირობებში ხდება და ეს პირობები წყალზე ტოვებენ საკუთარ იზოტოპურ ანაბეჭდს. პირველი სინთეზისას წარმოქმნილი წყალი 4,5 მილიარდი წლისაა, მაგრამ ჩნდება კითხვა — ამ უძველესი წყლის რა ნაწილმა მოაღწია დედამიწამდე?

ამის გასარკვევად, ავტორები მხოლოდ იმ ორ რამეს დააკვირდნენ, რაზეც ეს შეეძლოთ: წყლის ზოგად რაოდენობას და დეიტრირებული წყლის რაოდენობას, როგორც ავტორები უწოდებენ, მძიმე და ჩვეულებრივი წყლის პროპორცია, HDO/H2O.

იმდენი წყალი წარმოიქმნა, რომ დედამიწის წყლის რაოდენობა შეიძლება სათვალავშიც არ იყოს მისაღები. შეგახსენებთ, რომ ცხელ კორინოში წყლის რაოდენობა დედამიწის მარაგისაზე 10 000-ჯერ მეტი იყო და მისი HDO/H2O პროპორცია განსხვავდება პირველად ღრუბელში წარმოქმნილი წყლისგან.

კორინოს რამდენმა წყალმა მოაღწია დედამიწამდე? მინიშნება შეიძლება ვიპოვოთ ხმელეთის წყალში HDO/H2O-ს მნიშვნელობების შედარებით ცხელი კორინოს წყალთან.

ცხელი კორინოები ერთადერთი ადგილია, სადაც შემჩნეულია HDO ჯერ კიდევ ჩამოყალიბების პროცესში მყოფ, მზის ტიპის პლანეტარულ სისტემებში. წინა კვლევებში, მეცნიერებმა ეს პროპროციები მზის სისტემის სხვა ობიექტების პროპორციებს შეადარეს — კომეტების, მეტორიტების და სატურნის ყინულოვანი მთვარე ენცელადის.

შესაბამისად, მათ იციან, დედამიწაზე მძიმე წყლის რაოდენობა, HDO/H2O პროპორცია, დაახლოებით ათჯერ დიდია, ვიდრე სამყაროში და ვიდრე იყო მზის სისტემის გარიჟრაჟზე.

„დედამიწაზე მძიმე წყალი დაახლოებით ათჯერ მეტია, ვიდრე D/H ელემენტარული პროპორცია სამყაროში და შესაბამისად, ვიდრე იყო მზის სისტემის დაბადებისას, ე. წ. მზის ნისლეულში“, — წერენ ავტორები.

მთელი ამ კვლევის შედეგები აჩვენებს, რომ დედამიწის წყლის 1-დან 50 პროცენტამდე, აქ მოხვდა მზის სისტემის დაბადების საწყისი ფაზიდან. ასეთი დიაპაზონი დიდია, მაგრამ ამის ცოდნა მაინც ძლიერ მნიშვნელოვანია.

„კომეტებში და ასტეროიდებში არსებული წყლის დიდი ნაწილი (რომელთაგანაც იღებს სათავეს მეტეორიტთა აბსოლუტური უმრავლესობა) ასევე საწყისი ფაზების მემკვიდრეობაა. სავარაუდოდ, დედამიწამ თავდაპირველი წყალი მემკვიდრეობით ძირითადად პლანეტოშენადედებიდან მიიღო და არა მასზე ჩამოცვენილი კომეტებისგან. პლანეტოშენადედებს უწოდებენ სხეულებს, რომლებიც ასტეროიდების და პლანეტების წინაპრებად მიიჩნევა; სწორედ მისგან დაიბადა დედამიწაც.

დედამიწაზე წყლის მოხვედრის კიდევ ერთი ჰიპოთეზის მიხედვით, ის აქ კომეტებმა მოიტანა. როგორც ეს ჰიპოთეზა ამბობს, გაყინული წყალი დედამიწამდე მაშინ აღწევს, როდესაც კომეტებს ორბიტა ეშლებათ და გაყინული ოორტის ღრუბლიდან მზის სისტემის შიდა ნაწილში შემოდიან. საკმაოდ ლოგიკური მოსაზრებაა.

თუმცა, როგორც ეს კვლევა აჩვენებს, შეიძლება ასე არ იყოს.

კვლევა მრავალ პასუხგაუცემელ კითხვას ტოვებს. ვერ ხსნის, როგორ მოხვდა დედამიწაზე მთელი ამდენი წყალი, მაგრამ აჩვენებს, რომ დედამიწაზე მძიმე წყლის რაოდენობა სულ მცირე ამის გარკვევის დასაწყისია.

„დასკვნის სახით შეიძლება ითქვას, რომ დედამიწაზე მძიმე წყლის რაოდენობა არიადნეს ძაფია, რომელიც შეიძლება, მზის სისტემის მიერ გავლილი ლაბირინთიდან ყველა შესაძლო გზით გამოსვლაში დაგვეხმაროს“, — წერენ მკვლევრები.

ამ კვლევის მიხედვით, დედამიწის წყალი 4,5 მილიარდი წლისაა. სულ მცირე, მისი რაღაც ნაწილი მაინც. კვლევის ავტორთა განცხადებით, დედამიწაზე ის სავარაუდოდ პლანეტოშენადედებმა მოიტანეს, მაგრამ უცნობია, როდის. ამის გასარკვევად კი მეცნიერებს კიდევ ბევრი შრომა სჭირდებათ.

მომზადებულია Universe Today-ს მიხედვით.