Woda to wodór i tlen. Aby stać się znaną nam cieczą, muszą się łączyć, a żeby płyn wystarczył na całe morze, tych substancji musi być dużo. I już dla całego oceanu …
W ostatnich dziesięcioleciach naukowcy budzili kontrowersje co do tego, skąd na Ziemi pochodzi wodór w wymaganych ilościach. W przypadku tlenu problem nie jest tak ostry, ponieważ jest on mniej lotny, a wodór w takiej odległości od Słońca jest mniej lub bardziej zaskakujący i wymaga wyjaśnienia.
Zespół geologów z Arizona State University przeanalizował skład izotopowy wodoru na lądzie i prawdopodobne ścieżki jego akumulacji. Skoncentrowano się na dwóch konkurencyjnych hipotezach, zgodnie z którymi wodór przybył na Ziemię z asteroid lub komet. Należy zauważyć, że w tamtych czasach Ziemia, a raczej to, co później zostanie nazwane tą nazwą, sama była w zasadzie asteroidą, tylko więcej.
Naturalny wodór składa się z dwóch izotopów. W najczęstszym przypadku jądro atomu składa się z jednego protonu. W rzadkich przypadkach (rzędu tysięcznych) do protonu przyłączany jest neutron - ta substancja nazywana jest deuterem, a jej połączenie z tlenem nazywa się ciężką wodą. Jest też opcja z dwoma neutronami - trytem, jest radioaktywny, szybko się rozpada i nielogiczne jest uwzględnianie tego w tych obliczeniach.
Stosunek liczby atomów deuteru (D) do zwykłych atomów (H) nazywany jest stosunkiem D / H i pozwala określić źródło wodoru. Na przykład woda asteroidy ma D / H około 140 części na milion (ppm), podczas gdy woda z komety ma między 150 ppm a 300 ppm.
Wodór na Ziemi ma w przybliżeniu skład izotopowy „asteroidy”, ale nie jest to jedyny problem.
Naukowcy uważają, że gazy mgławicy, z której nieco wcześniej powstało Słońce, mogą odgrywać znaczącą rolę w jej akumulacji. Kluczową kwestią jest stężenie wodoru w jądrze Ziemi przy jednoczesnym wzroście względnej ilości deuteru w płaszczu.
Podczas formowania się naszej planety planetozymale wielkości księżyca zderzały się stosunkowo często, tworząc bardziej masywne ciała, a znaczna część powierzchni przyszłej planety została stopiona przez energię uwolnioną podczas zderzeń. Doprowadziło to do tego, że znaczna część wodoru cząsteczkowego z protoatmosfery planety została wychwycona przez cięższe pierwiastki, zwłaszcza żelazo, i wraz z nią „utonęła” w jelitach. Wpłynęło to na skład izotopowy wodoru - deuter gorzej rozpuszcza się w stopionym żelazie iw tej sytuacji pozostaje bliżej powierzchni, w płaszczu.
Film promocyjny:
Aby przetestować tę hipotezę, naukowcy zbadali próbki skał magmowych, uważanych za płaszcz, w celu wyjaśnienia składu izotopowego obecnego w nich wodoru.
Analiza wykazała, że wodór, zawarty wówczas w chmurze gazowej otaczającej Słońce, odegrał znaczącą rolę w tworzeniu się Ziemi. Rozpuścił się w głębi Ziemi, w początkowej fazie powstawania planety, powinien wystarczyć na siedem lub osiem tomów współczesnego Oceanu Światowego. Teraz wystarczy na dwoje.
Szczegóły można znaleźć w artykule opublikowanym w Journal of Geophysical Research.