液体の水は地球の表面の約70％を覆っており、この惑星は太陽系で独特です。 しかし、その水がどこから来たかは、ちょっとしたパズルでした。
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歴史の初期に、地球の表面は非常に高温であったため、水は宇宙に蒸発したでしょう。 科学者は、今日ここにあるものはすべて、後に冷却の世界を襲った小惑星または彗星から来たに違いないと考えています。
しかし、そうではないかもしれません。 科学の新しい分析は、地球の現在の水分の少なくとも一部が、惑星の形成中に深く内部に閉じ込められた水に浸された塵の粒子に由来することを示唆しています。
地球の水がどこから来たのかを解明するために、科学者はH2O分子に含まれる重水素と水素の比率を調べます。 重水素は、核に陽子と中性子を含む水素の同位体ですが、水素原子には陽子しかありません。
宇宙での重水素と水素の比率は、ビッグバンの直後に固定されました。 しかし、さまざまなプロセスが特定の場所でその比率を変える可能性があります。 地球では、水素は太陽風によって大気から取り除かれ、彗星の衝突によって重水素が追加されます。
「地球は過去にかなり大きなものに見舞われたことを知っています。月のクレーターの量を調べるだけで、地球が何を通過したかを想像するだけで済みます。 衝突する物体の一部には、重水素が豊富な水が含まれていた可能性があります」とグラスゴー大学のリディアハリスは述べています。
ただし、地球の深部に閉じ込められている可能性のある水は、これらのプロセスを経ていません。 トリッキーな部分はそれを見つけることです。私たちの厳しい構造活動のために、惑星の表面の大部分は45億年の歴史のある時点でリサイクルされ、表面の変化した材料と混ざり合っています。
現在、ハリスと同僚は、バフィン島、カナダ、アイスランドの火山岩に古代の水の痕跡を発見しました。 両方のサイトには同じ火山プルームに由来する溶岩があり、ヘリウムと鉛の同位体は、これらの岩石が古代地球のマントルの残骸であることを示します。
これらの岩石が本当に地質学的なリサイクルを受けていない場合、内部に閉じ込められた水はおそらく、水素に対する惑星の元の比率を維持しています。 かんらん石が混入した玄武岩質岩石を分析した後、チームはそれらの比率がこれまでに記録された中で最も低いものであることを発見しました。
図は、地球のような岩だらけの惑星が、星の誕生から残った残骸のディスクに形成されていることを示しています。 そのような惑星は、塵とガスが円盤内で合体し、他の原始的な岩体と衝突することで形を取ります。 （NASA / JPL-Caltech） 今日まで、この低い比で彗星は測定されていません、とハリスは言います。 ただし、いくつかのコンドライトtic石、惑星形成で残された岩石でも同様の比率が見つかりました。 また、科学者たちは太陽の測定から、惑星を形成するために合体した塵とガスの渦巻いた円盤の元の比率も低かったことを知っています。
「地球は円盤の塵から直接水を受け継いでいるようです」とハリスは言います。 「したがって、地球の水は、水が豊富な物質に影響を与えて後で追加されるのではなく、惑星の形成中に蓄積されました。」
火星のmet石の中には、赤い惑星のマントルの一部である重水素と水素の比率が低いものもあります。 もしそうなら、「原始太陽系のダスト粒子への水の直接的な付着は、惑星体における水の保持のための重要なメカニズムとなり得る」と彼女は言う。
この研究の詳細については、Deep Carbon Observatoryをご覧ください。
