٢ مايو ٢٠١٩
بقلم مونيكا غرادي
المترجم: أبو طه/ عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم ١٣٧ لسنة ٢٠١٩
التصنيف: أبحاث الكونيات
May 2, 2019
Monica Grady
الماء ضروري للحياة على الأرض وهو واحد من أثمن مواردنا الطبيعية. لكن بالنظر إلى كيف تكون كوكبنا ، فمن المدهش تمامًا كم من الماء لا يزال لدينا. الأرض مُراكمة من سحابة من الغاز والغبار - القرص الكوكبي البدائي (١) - وكان حارًا منيراً أثناء الملايين السنين الأولى. سطحه بقي منصهراً من جراء إرتطام المذنبات والكويكبات. داخل الأرض لا زال (ولا يزال) أيضاً مائعاً ( منصهراً) وذلك من جراء التسخين المتعلق بالجاذبية و اضمحلال النظائر المشعة.
 |
| الكويكبات المعروفة بالنوع "S" تحتوي على كمية من الماء أكثر بكثير مما كنا نظن. مصدر الصورة أوليفر دنكر |
هذا يعني أنه إذا كان هناك أي ماء أولي (ومركبات عضوية) على الأرض ، فلابد أنها تبخرت بسرعة. إذن لماذا يوجد الكثير من الماء على كوكبنا اليوم - من أين أتى بالفعل؟ تشير دراسة جديدة مفاجئة ، نُشرت في مجلة ساينس ادڤانسيس Science Advances (٢)، إلى أن نوعًا من الكويكبات لا نعتقد أنه يحتوي على كمية كبيرة من الماء يمكن أن يكون مسؤولًا - مما يدل في الوقت نفسه على أن النظام الشمسي ربما يكون أكثر ماءًا مما كان يعتقد في السابق.
لقد ناقش العلماء منذ وقت طويل بالضبط من أين يأتي ماء الأرض. تشير إحدى النظريات إلى أنه ربما تم إلتقاطه من كويكبات ومذنبات اصطدمت بالأرض. وبعض الباحثين يجادل بأن الماء كان موجودًا دائمًا في صخور وشاح الأرض (٣) وخرج تدريجياً إلى السطح من خلال البراكين.
بفضل بعثة هايابوسا Hayabusa اليابانية (٤) لدينا الآن أدلة جديدة. أعادت المركبة الفضائية شحنة ثمينة من الحبوب المسترجعة من سطح الكويكب 25143 إيتوكاوا (٥) في عام ٢٠١٠. وتمكن الباحثون الذين كانوا وراء الدراسة الجديدة من تحليل المحتوى المائي لحبيبتين منها. استخدموا مجموعة أدوات متطورة تسمى المجس الدقيق microprobe الأيوني (٦)، والذي يقذف العينة بحزمة أيونات (ذرات مشحونة) من أجل تحليل مكونات سطح العينة.
ايتوكاوا Itokawa ، مصدر الصورة ناسا / مختبر JPL
لم تكن التجربة سهلة - فالحبوب صغيرة الحجم ، وأقل من ٤٠ ميكرون (الميكرون = واحد على مليون من المتر ) من أحد الأطراف الى الطرف الآخر ، كل حبة مكونة من عدة معادن مختلفة. كان لابد من تركيز المجس الدقيق الأيوني microprobe ion على معدن واحد محدد داخل كل حبة حتى يتمكن الباحثون من جمع البيانات المطلوبة. المعادن التي قاموا بتحليلها عبارة عن سيليكات من الحديد والمغنيسيوم تُعرف باسم البيروكسين pyroxene (٧)، وهو بالتمام خالٍ تقريبًا من الكالسيوم .
هذا النوع من المواد لا يقترن عادة بالماء - في الواقع ، يُعتبر من المعادن اللامائية اسمياً (NAM، ٨). لا تحتوي شبيكة lattice البلورة البيروكسينية pyroxene على مواقع sites شاغرة لجزيئات الماء بالطريقة نفسها ، على سبيل المثال ، للمعادن الطينية ( الصلصالية) - لذلك فإن تركيبها لا يساعد بالضرورة على امتصاص الماء. ومع ذلك ، فإن حساسية التقنية التي استخدمها المؤلفون كانت لدرجة أنهم تمكنوا من اكتشاف وقياس كميات ضئيلة جداُ من الماء.
كانت النتائج مفاجئة: تحتوي الحبوب على ما يصل إلى ألف جزء في المليون من الماء. عند معرفة تركيب كويكب إيتوكاوا Itokawa (٩)، يمكن للباحثين بعد ذلك تقدير المحتوى المائي للكويكب بأكمله ، والذي يترجم إلى ما بين ١٦٠ و ٥١٠ جزء في المليون من الماء. وهذا أكثر مما كان متوقعًا - فقد وجدت القياسات عن بعد لجسمين متشابهين (أيضًا من كويكبات نوع S) أن واحداُ منها يحتوي على ٣٠ والآخر يحتوي على ٣٠٠ جزء لكل مليون جزء ماء.
مصدر غير محتمل
الماء يتكون من هيدروجين وأكسجين. لكن هذين العنصرين لهما نظائر مختلفة - بمعنى أنها يمكن أن تحتوي على عدد مختلف من النيوترونات في نواتها الذرية (النيوترونات هي جسيمات تشكل النواة مع البروتونات). نظر الباحثون في تركيب النظائر الهيدروجينية للماء واكتشفوا أنها قريبة جدا من الأرض ، مما يشير إلى أن الماء الموجود على الأرض له نفس مصدر حبيبات هايابوسا.
أثارت النتائج العديد من الأسئلة المثيرة للاهتمام ، أولها ما هو مقدار الماء الموجود في المعادن اللامائية اسميا NAM؟(٨) يشير الباحثون إلى أن الحبوب ، أثناء تكوينها ، تمتص الهيدروجين من القرص الكوكبي ، والذي هو في درجات حرارة وضغط السديم الشمسي العالية ، يندمج مع الأكسجين الموجود في المعادن لينتج ماءًا.
مورفولوجيا جسيمي ايوتاكا Itokawa الأصليين اللذين درسا. مصدر الصورة: وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) ،
حتى الآن ، هذا معقول جدا. ولكن كيف يمكن أن يبقى. الماء في المعادن؟ والتي جاءت بعد كل ذلك من كويكب من النوع S - الذي تشكل في الجزء الداخلي الأكثر سخونة من النظام الشمسي. يمتاز كويكب ايتوكاوا Itokawa بتاريخ معقد من التحول الحراري والاصطدام ، حيث وصلت درجات الحرارة إلى ٩٠٠ درجة مئوية على الأقل. لكن الباحثين استخدموا نماذج كمبيوتر للتنبؤ بكمية الماء المفقودة في هذه العمليات - واتضح أنها أقل من ١٠٪ من المجموع.
ماء الأرض
ولكن كيف يكون لكل هذا علاقة بماء الأرض؟ يتكهن الباحثون أنه بعد امتصاص الحبوب للماء من القرص الكوكبي ، المعادن تتكدس وتتماسك ( وتلتصق) معاً لتكون حصوات وفي النهاية أجسام أكبر كالكويكبات.
إذا نجحت هذه الآلية بالنسبة للكويكبات ، فقد تسري أيضًا على الأرض - ربما جاء مصدر مائها الأصلي من هذه المعادن المجتمعة معاً لتكوُن الأرض. وبما أنه فُقد (الماء) بعدئذ خلال تاريخ الأرض القديم ، فإنه قد أُضيف مرة أخرى من جراء تصادمات الكويكبات العديدة من النوع S بالأرض- كما يتضح من التشابه في تركيب النظائر الهيدروجينية بين الأرض وإيتوكاوا.
لقد أسفرت هذه النظرة الجديدة على مشكلة قديمة - وهي مصدر ماء الأرض - عن استنتاج مثير للدهشة ، وهو ما يشير إلى أن عددًا كبيرًا من الكويكبات الموجودة في النظام الشمسي الداخلي قد تحتوي على كمية من الماء أكبر بكثير مما هو مدرك.
لذا ، بينما يوجد الماء في كل مكان في النظام الشمسي ، فإن حقيقة أنه مخفي داخل المعادن تعني أنه لا يوجد دائمًا قطرة للشرب.
مصادر من داخل وخارج النص:
١-http://hubblesite.org/hubble_discoveries/discovering_planets_beyond/how-do-planets-form
٢-https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaav8106
٣-https://ar.m.wikipedia.org/wiki/وشاح_(جيولوجيا)
٤-https://ar.m.wikipedia.org/wiki/هايابوسا
٥-https://solarsystem.nasa.gov/asteroids-comets-and-meteors/asteroids/25143-itokawa/in-depth/
٦-https://en.m.wikipedia.org/wiki/Sensitive_high-resolution_ion_microprobe
٧-https://www.esci.umn.edu/courses/1001/minerals/pyroxene.shtml
٨-
http://www.minsocam.org/MSA/RIM/rim62.html
٩-https://ar.m.wikipedia.org/wiki/إيتوكاوا_25143
المصدر الرئيسي
https://theconversation.com/how-did-the-earth-get-its-water-asteroid-sample-gives-a-surprising-answer-116381
للمواضيع المترجمة السابقة يرجى زيارة المدونة على صفحتنا على الإنترنت على هذا العنوان؛
https://sites.google.com/view/adnan-alhajji
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق