Eine neue Studie stellt fest, dass im Gegensatz zu der weit verbreiteten Theorie, dass eisige Kometen oder Asteroiden einer neugeborenen trockenen Erde Wasser zuführten, der Planet selbst möglicherweise seine erste Wasserversorgung produziert hat.
Dieses Wasser könnte das Ergebnis chemischer Reaktionen zwischen einer wasserstoffreichen Atmosphäre gewesen sein, von der Forscher glauben, dass sie die Jungen umhüllt Landund riesige Ozeane aus Magma auf der Oberfläche des Planeten.
Unter diesen Bedingungen „bildet sich Wasser als natürliches Nebenprodukt der gesamten Chemie“, sagte der Mitautor der Studie, Anat Shahar, Wissenschaftler an der Carnegie Institution for Science in Washington, D.C., gegenüber Space.com.
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Die Einzigartigkeit der Erde im Sonnensystem ist zum Teil auf ihren Wasserreichtum zurückzuführen Es kontrolliert mehr als 70 % seiner Oberfläche, das ist viel mehr als jeder andere Planet in unserer kosmischen Nachbarschaft. Wann und woher so viel Wasser kam, bleibt jedoch ein anhaltendes Rätsel, auf das Wissenschaftler noch keine direkte und schlüssige Antwort gefunden haben.
Eine populäre Theorie besagt, dass ein Asteroideneinschlag wahrscheinlich ist Geliefert Das meiste Wasser des Planeten, aber einige Untersuchungen haben gezeigt, dass Wasser im Inneren von Asteroiden eingeschlossen ist chemisch anders von Wasser auf dem Boden. Nun sagen Wissenschaftler, dass die reichlich vorhandenen Wasservorräte, die die Erde zu der wässrigen Welt gemacht haben, die sie heute ist, dank einer wasserstoffreichen Atmosphäre in der frühen Geschichte des Planeten entstanden sind.
Laut der neuesten Studie wäre lokales Wasser das Ergebnis, wenn die Größe der neugeborenen Erde das 0,2- bis 0,3-fache der aktuellen Größe des Planeten wäre – etwas größer als bisher angenommen. (Die Erde wuchs natürlich weiter und sammelte immer mehr Gase und Staub um sie herum.)
In diesem Fall wäre die junge Erde massiv genug, um sie zu halten Atmosphären Lange Zeit wäre es viel reicher an Wasserstoff gewesen als die Spuren, die wir heute sehen. (Die aktuelle Atmosphäre der Erde besteht zu 78 % aus Stickstoff, während nur Wasserstoff weniger als ein Teil pro Million aus der Schutzhülle des Planeten).
„Indem wir einfach die frühen Bedingungen ändern, unter denen die Erde entstand, können wir viel Wasser produzieren, das in den Planeten und in seine Atmosphäre gelangt“, sagte Shahar gegenüber Space.com.
Solche wasserstoffreichen Atmosphären werden regelmäßig um viele neu entstandene felsige Exoplaneten herum beobachtet Sonnensystem. Die häufigste Art von Exoplaneten Supererde – Welten größer als die Erde, aber kleiner als Neptun – nannten ihre kleineren Verwandten den Eisriesen Mini-Neptun. Astronomen fanden zuvor heraus, dass die Atmosphären einiger dieser Exoplaneten enthalten Wirkung von Wasserdampfselbst in Welten mit hohen Temperaturen und Drücken.
junger Mann äußeren Planeten Sie beherbergen normalerweise „während der ersten paar Millionen Jahre ihres Wachstums“ wasserstoffreiche Atmosphären, sagte Shahar in a Stellungnahme (Öffnet in einem neuen Tab). „Irgendwann lösen sich diese Wasserstoffhüllen auf, aber sie hinterlassen ihre Fingerabdrücke auf der Entstehung des jungen Planeten.“
Anstatt also durch das Studium der Erde etwas über Exoplaneten zu lernen, kehrte Shachars Team die Regel um, indem es die Erde als Exoplaneten behandelte, anstatt seine frühen Jahre auf eine neue Art und Weise zu verstehen. Auf der Grundlage von Ergebnissen aus Exoplanetenstudien simulierte das Team eine Wasserstoffhülle um einen jungen Planeten und untersuchte, was dies für die Entwicklung des Planeten bedeuten könnte.
„Wir fanden heraus, dass wir durch die einfache Behandlung der Erde als Exoplaneten (umgeben von Wasserstoff) viele der Eigenschaften der Erde erklären konnten, einschließlich ihres Wassergehalts“, sagte Shahar gegenüber Space.com.
Für die Studie entwickelten die Forscher ein Modell, um 25 Verbindungen und 18 verschiedene chemische Reaktionen zu untersuchen. Sie fanden heraus, dass sich riesige Mengen Wasserstoff aus der Atmosphäre mit Ozeanen aus geschmolzenem Magma auf der darunter liegenden Oberfläche vermischt hätten, die sich dann verfestigten, um die größte und dickste Schicht der Erde zu bilden. Mantel. Sie fanden heraus, dass die reichlich vorhandenen Wasserreserven des Planeten ein einfaches Ergebnis dieser chemischen Reaktionen waren.
Das Team sagt, dass eine solche Bewegung von leichten Wasserstoffmolekülen aus der Erdatmosphäre in ihr geschmolzenes Inneres früh in der Erdgeschichte zwei seit langem offene Fragen beantwortet: Wie sind große Mengen flüssigen Wassers auf der Erdoberfläche erschienen und warum besteht der Kern des Planeten hauptsächlich aus Eisen, Weniger dicht als Wissenschaftler denken, dass es sein sollte.
„Wir haben etwas Neues über unseren eigenen Planeten gelernt, indem wir uns einen großen Exoplaneten-Datensatz angesehen haben“, sagte Shahar gegenüber Space.com. „Die Beantwortung der Frage aus der Sicht der Geowissenschaften und der Astronomie war der Schlüssel!“
Die Neue Studie (Öffnet in einem neuen Tab) Veröffentlicht am Mittwoch (12. April) in der Zeitschrift Nature.
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