Kaip Žemėje atsirado vanduo ir ką apie tai atskleidžia naujausi kosmoso stebėjimai

Be vandens mūsų planetoje nebūtų nei vandenynų, nei ledynų, nei gyvenimo formų, kokias pažįstame šiandien. Tačiau net ir šiuolaikinės kosmoso observatorijos dar tik bando tiksliai atsakyti, iš kur šis vanduo atsirado ir kaip jis išsilaikė milijardus metų.

Vanduo senesnis už mūsų Saulę

Astrofizikai nustato vandens molekules ne tik planetose, bet ir dujų bei dulkių debesyse, iš kurių formuojasi žvaigždės ir jų sistemos. Tai rodo, kad dalis vandens, kurį šiandien turime Žemėje, gali būti senesnė už Saulę ir susidarė tarpžvaigždinėje erdvėje.

Tokiuose debesyse vanduo dažnai randamas ledo pavidalu, prilipęs prie dulkių grūdelių. Vėliau šios dulkelės susiklijuoja į didesnius kūnus, kurie tampa ateities asteroidais, kometomis ir galiausiai planetomis su potencialiomis vandenynų atsargomis.

Ar Žemė užaugo su vandeniu?

Vienas scenarijus teigia, kad vanduo į Žemę pateko kartu su pagrindine planetos statybine medžiaga. Tai reikštų, kad jaunoje Saulės sistemoje dalis uolienų buvo pakankamai drėgnos ir šis vanduo vėliau išsiskyrė į atmosferą bei vandenynus.

Tokį požiūrį palaiko uolienų ir magmos tyrimai, rodantys vandenilio ir deguonies izotopų panašumus tarp Žemės mantijos ir kai kurių ankstyvųjų Saulės sistemos kūnų. Tai leidžia spėti, kad didelė vandens dalis buvo „įrašyta“ į planetos vidų nuo pat jos formavimosi pradžios.

Kometa ar asteroidas?

Ilgą laiką buvo populiari mintis, kad vandenynai atsirado dėl vėlyvų kometų smūgių, kai į jauną Žemę kritę ledo kupini kūnai atnešė didžiules vandens atsargas. Tačiau tikslesni kometų ir Žemės vandens izotopiniai palyginimai šią idėją gerokai sukomplikavo.

Daugelio stebėtų kometų vandens sudėtis skiriasi nuo Žemės vandenynų, ypač pagal vadinamojo sunkiojo vandens santykį. Dėl to vis didesnis dėmesys krypsta į vandeningus asteroidus, kurių vanduo labiau primena mūsiškį ir galėjo tapti svarbia vandens papildymo banga.

Ką mato kosminiai teleskopai

Orbitinės observatorijos infraraudonųjų spindulių ruože aptinka vandens garus aplink tolimas jaunas žvaigždes ir jų protoplanetinius diskus. Tai leidžia matyti, kaip vanduo pasiskirsto ten, kur tik formuojasi būsimos planetos ir galimi vandenynai.

Astrofizikai stebi vandens „sniego linijas“, ribas diskuose, už kurių vanduo egzistuoja kaip ledas, o arčiau žvaigždės tampa dujomis. Nuo šių ribų padėties priklauso, kur gali susiformuoti sausos uolinės planetos ir kur atsiras daugiau ledo bei potencialių vandenynų.

Egzoplanetų atmosferose aptinkamas vanduo

Pastaraisiais metais aptikta vis daugiau egzoplanetų, kurių atmosferose stebimi vandens garų pėdsakai. Tai nebūtinai reiškia vandenynus paviršiuje, bet rodo, kad vanduo yra gana dažna medžiaga aplink kitas žvaigždes.

Analizuojant šviesą, praeinančią per šias atmosferas, astronomai gali išskirti vandens „parašą“. Tokiu būdu kuriamas statistinis vaizdas, ar vandeningos planetos yra įprastas reiškinys ir kiek Žemė šiuo požiūriu yra išskirtinė.

Kaip vanduo išsilaikė milijardus metų

Nors ankstyvoji Žemė buvo karšta ir smarkiai bombarduojama kosminiais kūnais, vanduo išliko ne tik atmosferoje, bet ir paviršiuje. Prie to prisidėjo planetos masė ir gravitacija, padėjusi sulaikyti lengvesnes dujas ir neleisti vandeniui masiškai išgaruoti į kosmosą.

Didelę reikšmę turi ir magnetinis laukas, saugantis atmosferą nuo dalies žalingos žvaigždės spinduliuotės bei dalelių. Planetos be stipraus magnetinio lauko, pavyzdžiui, Marsas, laikui bėgant prarado didžiąją dalį savo pirminio vandens.

Ko galime tikėtis ateityje

Būsimi kosminiai teleskopai ir misijos į asteroidus bei kometas turėtų dar tiksliau išmatuoti vandens izotopų santykius ir palyginti juos su Žemės vandenimis. Tai leis geriau atskirti, kiek vandens atėjo su pačia planeta, o kiek buvo atnešta vėliau.

Kartu tobulės ir egzoplanetų atmosferų tyrimo metodai, todėl bus galima ieškoti ne tik vandens, bet ir kitų medžiagų derinių, susijusių su galimomis gyvybės sąlygomis. Kuo aiškiau suprasime, kaip vanduo atsirado ir išsilaikė Žemėje, tuo lengviau bus įvertinti, kur kitur kosmose gali būti panašios mėlynos planetos.