[ad_1]
دعمك يساعدنا على سرد القصة
من الحقوق الإنجابية إلى تغير المناخ إلى التكنولوجيا الكبيرة ، تكون المستقلة على أرض الواقع عندما تتطور القصة. سواء أكانت تحقق في البيانات المالية لـ Elon Musk’s Pro-Trump PAC أو إنتاج أحدث أفلام وثائقية لدينا ، “The Word” ، التي تلمع الضوء على النساء الأمريكيات القتال من أجل الحقوق الإنجابية ، نعلم مدى أهمية تحليل الحقائق من المراسلة.
في مثل هذه اللحظة الحرجة في تاريخ الولايات المتحدة ، نحتاج إلى مراسلين على الأرض. تبرعك يسمح لنا بالاستمرار في إرسال الصحفيين للتحدث إلى جانبي القصة.
يثق المستقلون من قبل الأميركيين في جميع أنحاء الطيف السياسي بأكمله. وعلى عكس العديد من وسائل الأخبار ذات الجودة الأخرى ، فإننا نختار عدم إخراج الأميركيين من التقارير والتحليلات الخاصة بنا مع PayWalls. نعتقد أن الصحافة ذات الجودة يجب أن تكون متاحة للجميع ، مدفوعة مقابل أولئك الذين يستطيعون تحمل تكاليفها.
دعمك يجعل كل الفرق. اقرأ المزيد
عندما تشكلت الأرض لأول مرة ، كان الجو حارًا جدًا للاحتفاظ بالجليد. هذا يعني أن كل المياه على كوكبنا يجب أن تكون قد نشأت من مصادر خارج كوكب الأرض. تشير دراسات الصخور الأرضية القديمة إلى وجود مياه سائلة على الأرض في وقت مبكر من 100 مليون عام من تشكيل الشمس – “على الفور” من الناحية العملية على نطاق زمني فيزيائي فلكي. تم تجديد هذه المياه ، التي تزيد عن 4.5 مليار سنة ، بشكل دائم عبر دورة المياه للأرض. اقترح فريق البحث الخاص بي مؤخرًا نظرية جديدة لشرح كيفية وصول المياه لأول مرة على الأرض.
يتصارع علماء الفيزياء الفلكية مع مسألة كيفية وصول المياه على كوكبنا الصغير لعقود. اقترحت واحدة من أوائل الفرضيات أن مياه الأرض كانت نتيجة ثانوية مباشرة لتكوين الكوكب ، الذي تم إصداره عبر الصهارة أثناء الانفجارات البركانية ، حيث يكون معظم الغاز المنبعث هو بخار المياه.
ومع ذلك ، تطورت هذه الفرضية في التسعينيات بعد تحليل تكوين مياه الأرض واكتشاف الدور المحتمل للمذنبات الجليدية ، مشيرًا إلى أصل خارج الأرض. يتم إخراج المذنبات ، التي هي مخاليط من الجليد والصخور التي تتشكل في الروافد البعيد للنظام الشمسي ، في بعض الأحيان باتجاه الشمس. عندما تسخنها الشمس ، فإنها تتطور ذيول من الغبار والغاز المرئي من الأرض. كما تم اقتراح الكويكبات ، التي تقع في حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري ، كأسلاف محتملين لماء الأرض.
لقد وفرت دراسة صخور الكويكات والكويكب عبر النيازك – شظايا صغيرة من هذه الأجسام التي سقطت على الأرض – رؤى أساسية. من خلال تحليل نسبة D/H – نسبة الهيدروجين الثقيل (ديوتيريوم) إلى الهيدروجين القياسي – وجد العلماء أن ماء الأرض يطابق بشكل أوثق مع كويكبات “الكربون” ، والتي تحمل آثارًا من الماء الماضي. هذا تحول تركيز البحث نحو هذه الكويكبات.
تركزت الدراسات الحديثة على تحديد الآليات السماوية التي يمكن أن تسلم هذه الكويكبات الغنية بالماء إلى السطح الجاف للأرض المبكر. برزت العديد من النظريات لشرح “اضطراب” الكواكب – الأجسام الكبيرة ، الجليدية في أحزمة الكويكب والكويبر. تقترح هذه السيناريوهات التفاعلات الجاذبية التي أطفأت هذه الأشياء ، مما يرسلها تتجه نحو الأرض. كانت مثل هذه الأحداث تتطلب عملية “البلياردو الجاذبية” المعقدة ، مما يشير إلى تاريخ صاخب للنظام الشمسي.
في حين أنه من الواضح أن تكوين الكواكب ينطوي على ثوايا وآثار كبيرة ، فمن المحتمل أن يكون توصيل المياه للأرض قد حدث بطريقة أكثر طبيعية وأقل دراماتيكية.
لقد بدأت بافتراض أن الكويكبات تبرز جليديًا من شرنقة تكوينها ، والمعروفة أيضًا باسم القرص البروتوبلاني. هذا الشرنقة عبارة عن قرص ضخم غني بالهيدروجين مليء بالغبار ، حيث تتشكل الكواكب والأحزمة الأولية. إنه يلف نظام الكواكب الناشئ بأكمله. بمجرد تبديد هذا الشرنقة الواقية – بعد بضعة ملايين عام – تسخن الكويكبات ، مما تسبب في ذوبان الجليد أو ، بدرجة أدق ، إلى تسامي. في الفضاء ، حيث يكون الضغط ما يقرب من الصفر ، يبقى الماء في شكل بخار بعد هذه العملية.
فتح الصورة في المعرض
تمثل النظرية الجديدة المياه اللازمة لتشكيل جميع الأنهار والبحيرات والمحيطات في العالم (Getty/Istock)
ثم يتم تثبيت قرص من بخار الماء على حزام الكويكب يدور حول الشمس. بينما يسامي الثلج ، يملأ القرص بالبخار ، والذي ينتشر إلى الداخل باتجاه الشمس بسبب العمليات الديناميكية المعقدة. على طول الطريق ، يواجه قرص البخار هذا الكواكب الداخلية ، ويغمرها في نوع من “الاستحمام”. بطريقة ما ، فإن القرص “مياه” الكواكب الأرضية: المريخ والأرض والزهرة والزئبق. حدث معظم هذا التقاط المياه بعد 20 إلى 30 مليون عام من تشكيل الشمس ، خلال فترة زادت لمعان الشمس بشكل كبير على مدار فترة زمنية قصيرة ، مما زاد من معدل الكويكبات.
بمجرد التقاط المياه بواسطة جاذبية الكوكب ، يمكن أن تحدث العديد من العمليات. على الأرض ، ومع ذلك ، فإن آلية الحماية تضمن أن كتلة المياه الكلية ظلت ثابتة نسبيا منذ نهاية فترة الالتقاط وحتى اليوم. إذا ارتفع الماء إلى الغلاف الجوي ، فإنه يتكثف إلى غيوم ، والتي تعود في النهاية إلى السطح على أنها المطر – وهي عملية تعرف باسم دورة الماء.
تم توثيق كميات الماء على الأرض ، في الماضي والحاضر ، بشكل جيد. إن نموذجنا ، الذي يبدأ بتزوير الجليد من حزام الكويكب الأصلي ، يمثل بنجاح كمية الماء اللازمة لتشكيل المحيطات والأنهار والبحيرات ، وحتى المياه المدفونة بعمق داخل عباءة الأرض. تتماشى قياسات دقيقة لنسبة D/H من الماء في المحيطات مع نموذجنا. علاوة على ذلك ، يشرح النموذج كميات المياه الموجودة في الماضي على كواكب أخرى – وحتى على سطح القمر.
قد تتساءل كيف وصلت إلى هذه النظرية الجديدة. إنه ينبع من الملاحظات الحديثة ، وخاصة تلك المصنوعة من ALMA ، وهي مجموعة تلسكوب إذاعية تضم أكثر من 60 هوائيات تقع في تشيلي ، على هضبة على بعد خمسة كيلومترات فوق مستوى سطح البحر. تكشف ملاحظات الأنظمة خارج القطب بأحزمة مماثلة لحزام كويبر أن الكوكال في هذه الأحزمة أول أكسيد الكربون (CO). بالنسبة للأحزمة الأقرب إلى نجمها ، مثل حزام الكويكبات ، فإن CO متقلبة للغاية بحيث لا يمكن حضورها ، ومن المرجح أن يتم إطلاق المياه.
بناء النموذج
من هذه النتائج ، بدأت الفكرة الأولية للنظرية في التبلور. علاوة على ذلك ، فإن البيانات الحديثة من مهام Hayabusa 2 و Osiris-Rex ، التي استكشفت الكويكبات المشابهة لتلك التي قد تكون قد ساهمت في تكوين قرص بخار الماء الأولي ، قدمت تأكيدًا رئيسيًا. كشفت هذه المهام ، إلى جانب الملاحظات الطويلة الأمد من التلسكوبات الأرضية ، عن كميات كبيرة من المعادن المائية على هذه الكويكبات-المعادن التي لا يمكن أن تتشكل إلا من خلال ملامسة الماء. هذا يدعم الفرضية القائلة بأن هذه الكويكبات كانت في البداية جليدية ، على الرغم من أن معظمها فقد الجليد منذ ذلك الحين (باستثناء أجسام أكبر مثل Ceres).
مع أساس النموذج المعمول به ، كانت الخطوة التالية هي تطوير محاكاة رقمية لتتبع degassing من الجليد ، وتشتت بخار الماء ، والتقاطه في نهاية المطاف من قبل الكواكب. خلال هذه المحاكاة ، سرعان ما أصبح من الواضح أن النموذج يمكن أن يفسر إمدادات المياه في الأرض. أكدت أبحاث إضافية حول كميات المياه السابقة للمريخ والكواكب الأرضية الأخرى قابلية تطبيق النموذج عليها أيضًا. كل شيء مناسب ، وكانت النتائج جاهزة للنشر!
كباحثين ، لا يكفي تصميم نموذج يعمل ويبدو أنه يشرح كل شيء. يجب اختبار النظرية على نطاق أوسع. على الرغم من أنه من المستحيل الآن اكتشاف قرص بخار الماء الأولي الذي “سقي” الكواكب الأرضية ، إلا أنه يمكننا أن نتطلع إلى أنظمة خارجية مع أحزمة الكويكب الصغيرة لمعرفة ما إذا كانت أقراص بخار الماء هذه موجودة. وفقًا لحساباتنا ، يجب اكتشاف هذه الأقراص ، على الرغم من إغماءها ، مع ألما. حصل فريقنا على وقت فقط على ألما للتحقيق في أنظمة محددة للأدلة عليها.
قد نكون في فجر حقبة جديدة في فهم أصول مياه الأرض.
كوينتين كرال هو عالم الفيزياء الفلكية في مرصد باريس – PSL ، جامعة السوربون ، جامعة باريس سيتي
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة بموجب ترخيص المشاع الإبداعي. اقرأ المقال الأصلي
[ad_2]
المصدر