تئوری جدیدی درباره‌ی منشأ آب‌های زمین

آب ۷۰ درصد از سطح زمین را می‌پوشاند و برای حیاتی که آن را می‌شناسیم، ضروری است؛ اما این موضوع که آب چگونه به زمین آمده است، مدت‌ها محل بحث دانشمندان بوده است. به‌تازگی، گروهی از پژوهشگران فرانسوی در مجله‌ی Science گزارش کرده‌اند که سنگ‌های فضایی مسئول را می‌دانند و پیشنهاد کرده‌اند که زمین از زمان تشکیل خود مرطوب بوده است.

لاورت پیانی، دانشمند کیهان‌شناسی، هدایت پژوهش جدید را برعهده داشته است. وی می‌گوید که یافته‌های آن‌ها با این تئوری رایج در تضاد است که آب را دنباله‌دار یا سیارکی به زمینی آورده که در آغاز خشک بوده است.

براساس مدل‌های اولیه درباره‌ی چگونگی تشکیل منظومه‌ی شمسی، دیسک‌های بزرگی از گاز و گردوغبار برای حفظ یخ خیلی گرم بودند؛ دیسک‌هایی که در اطراف خورشید در گردش بودند و سرانجام سیارات داخلی را تشکیل دادند. این تئوری می‌تواند شرایط خشک عطارد و زهره و مریخ را توضیح دهد؛ اما برای سیاره‌ی ما مناسب نیست که از اقیانوس‌های پهناور و اتمسفر مرطوب و ساختار زمین‌شناسی هیدارته برخوردار است. بنابراین، دانشمندان چنین عنوان کردند که آب مدت‌ها پس از تشکیل زمین به سیاره آمده است و مظنونان اصلی شهاب‌سنگ‌هایی بودند که کندریت‌های کربن‌دار نامیده می‌شوند و از مواد معدنی آب‌دار غنی هستند. بااین‌حال، مشکل اینجا بود که ترکیب شیمیایی آن‌ها مطابقت نزدیکی با ترکیب شیمیایی سنگ‌های سیاره‌ی ما ندارد. علاوه‌بر‌این، کندریت‌های کربن‌دار در منظومه‌ی شمسی بیرونی تشکیل شده‌اند و احتمال این کم است که آن‌ها به زمین اولیه برخورد کرده باشند.

واحدهای ساختاری سیاره‌ای

گروه دیگری از شهاب‌سنگ‌ها که کندریت‌های انستاتیت نامیده می‌شوند، مطابقت شیمیایی بیشتری با سنگ‌های زمین دارند و ایزوتوپ‌های اکسیژن و تیتانیوم و کلسیم مشابهی دربر دارند. این امر نشان می‌دهد آن‌ها واحدهای سازنده‌ی زمین و سیارات داخلی بوده‌اند؛ اگرچه به‌دلیل اینکه سنگ‌های مذکور در نزدیکی خورشید تشکیل شده‌اند، چنین فرض شده است که آن‌ها آن‌قدر خشک بوده‌اند که نمی‌توانند مسئول مخازن غنی از آب زمین بوده باشند.

پیانی و همکارانش از دانشگاه لورن فرانسه به‌منظور بررسی درستی ایده‌ی یادشده، از شیوه‌ای به‌نام طیف‌سنجی جرمی برای اندازه‌گیری محتوای هیدروژن در ۱۳ کندریت انستاتیت استفاده کردند. این سنگ‌ها اکنون بسیار کمیاب هستند و تنها حدود ۲ درصد از شهاب‌سنگ‌های شناخته‌شده در مجموعه‌ها را تشکیل می‌دهند و یافتن آن‌ها در شرایط دست‌نخورده و غیرآلوده‌ دشوار است. پژوهشگران دریافتند که این سنگ‌ها حاوی آن مقدار هیدروژن هستند که حداقل سه‌برابر جرم آب اقیانوس‌های زمین و شاید بیشتر از آن را تأمین کنند. همچنین، آن‌ها مقدار دو ایزوتوپ هیدروژن را اندازه‌گیری کردند؛ زیرا مقدار نسبی این ایزوتوپ‌ها در بین اجرام آسمانی مختلف بسیار متفاوت است. پیانی با مقایسه‌ی این روش با تطابق DNA گفت: «دریافتیم که ترکیب ایزوتوپ‌های هیدروژن کندریت‌های انستاتیت با ترکیب یکی از آب‌های ذخیره‌شده در جبه‌ی زمین مشابه است.» مشخص شد که ترکیب ایزوتوپی اقیانوس‌ها با مخلوطی متشکل ‌از ۹۵ درصد آب در کندریت‌های انستاتیت مطابقت دارد. این یافته تأیید دیگری بر این ایده است که بیشتر آب زمین از این شهاب‌سنگ‌ها نشئت گرفته است.

افزون‌براین، نویسندگان دریافتند که ایزوتوپ‌های نیتروژن کندریت‌های انستاتیت نیز شبیه ایزوتوپ‌های نیتروژن زمین است و پیشنهاد کردند که این سنگ‌ها می‌توانند منبع فراوان‌ترین عنصر سیاره‌ی ما بوده باشند. پیانی افزود پژوهش آن‌ها افزودن بعدی آب ازطریق منابع دیگری نظیر دنباله‌دارها را رد نمی‌کند؛ اما نشان می‌دهد که کندریت‌های انستاتیت هنگام تشکیل زمین، نقش چشمگیری در فراهم‌کردن آب سیاره ایفا کرده‌‌اند.