โลกได้น้ำมาอย่างไร?

คำตอบอยู่ในอัตราส่วนดิวเทอเรียมและทฤษฎีที่เรียกว่าแกรนด์แทคโลก—ดาวเคราะห์ของมหาสมุทร แม่น้ำ และป่าฝน—เติบโตขึ้นมาในทะเลทรายระหว่างดาวเคราะห์

เมื่อระบบสุริยะก่อตัวเมื่อประมาณ 4.6 พันล้านปีก่อน เศษแร่ที่อุดมด้วยแคลเซียมและอะลูมิเนียมเกาะติดกัน สร้างก้อนกรวดและก้อนหินขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งมาทุบรวมกันเป็นดาวเคราะห์หิน รวมทั้งโลกด้วย

แต่ไม่พบส่วนผสมอันเป็นเอกลักษณ์ของโลก ความร้อนจากดวงอาทิตย์อายุน้อยทำให้น้ำแข็งที่กล้าเข้าใกล้ดาวเคราะห์ชั้นในกลายเป็นไอ แรงโน้มถ่วงที่ค่อนข้างอ่อนของโลกไม่สามารถจับไอน้ำหรือก๊าซอื่นๆ ได้สำหรับเรื่องนั้น ทว่าวันนี้ โลกเป็นดาวเคราะห์ที่วิ่งบน H 2 O น้ำควบคุมสภาพอากาศ รูปร่าง และปรับภูมิทัศน์ และมีความสำคัญต่อชีวิต เมื่อแรกเกิด มนุษย์มีน้ำประมาณ 78 เปอร์เซ็นต์ โดยพื้นฐานแล้วเป็นกระสอบที่เปียก

เพื่อให้ได้น้ำ โลกต้องได้รับความช่วยเหลือจากที่อื่น

เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยพบว่ามีร่องรอยของชุดอุปกรณ์เริ่มต้นทางน้ำของโลกถูกล็อกไว้ภายในอุกกาบาตหลายก้อนซึ่งเป็นก้อนหินที่ตกลงสู่พื้นผิวของดาวเคราะห์ อุกกาบาตเหล่านั้นเป็นของขวัญจากเวสต้า ซึ่งเป็นวัตถุที่ใหญ่เป็นอันดับสองในแถบดาวเคราะห์น้อยระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี เชื่อกันว่าเวสต้าก่อตัวเร็วกว่าโลก ประมาณ 8 ล้านถึง 20 ล้านปีหลังจากการเริ่มต้นของระบบสุริยะ (โลกต้องใช้เวลา 30 ล้านถึง 100 ล้านปีในการรวมตัวเข้าด้วยกัน)

ก่อนที่ดาวเคราะห์หินจะก่อตัวขึ้น การวิจัยเมื่อเร็วๆ นี้ชี้ให้เห็นว่าดาวเคราะห์น้อยที่หลอมรวมด้วยน้ำแข็งนั้นถูกสร้างขึ้นนอกดาวพฤหัสบดี และต่อมาได้รวมกลุ่มกับระบบสุริยะชั้นใน หินอวกาศเหล่านี้ส่งน้ำไปยังเวสต้าและโลกหลังจากถูกเหวี่ยงไปที่โลกของเราด้วยแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ไม่ว่าดาวเคราะห์ยักษ์จะเป็นตัวช่วยหรือเป็นอุปสรรค ใครๆ ก็เดาได้ แต่ถ้าสิ่งที่เกิดขึ้นที่นี่สามารถเกิดขึ้นได้ทุกที่ น้ำก็อาจจะแพร่หลายในโลกอื่น ทำให้ชีวิตมีโอกาสเติบโตได้ดีทั่วทั้งดาราจักร

ดาวหางกับดาวเคราะห์น้อย

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิจัยได้ถกเถียงกันว่าดาวหางหรือดาวเคราะห์น้อยส่งน้ำจากโลกหรือไม่ เมื่อมองแวบแรก ดาวหางดูเหมือนจะเป็นแหล่งที่น่าจะเป็นไปได้ ดาวหางเป็นหน่วยกักเก็บความเย็นแบบลึกของระบบสุริยะซึ่งมีกำเนิดเหนือวงโคจรของดาวเนปจูน พวกเขาเก็บน้ำแข็งจำนวนมากที่ถูกขังอยู่ภายในภายในของพวกเขาตั้งแต่การก่อตัวของระบบสุริยะ ดาวหางบางดวงถูกโยนเข้าด้านในเป็นบางครั้งหลังจากปัดฝุ่นเข้าใกล้กับดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์ที่เคลื่อนผ่าน มันสมเหตุสมผลแล้วที่ในช่วงความโกลาหลของระบบสุริยะยุคแรก โลกจะถูกกระแทกด้วยดาวหาง ทำให้มีน้ำมากพอที่จะเติมเต็มมหาสมุทร

อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สมมติฐานของดาวหางได้สูญเสียความนิยมไป Conel Alexander นักจักรวาลวิทยาจากสถาบัน Carnegie Institution for Science ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. กล่าวว่า “ดูเหมือนว่าดาวหางจะออกมาเกือบหมดแล้ว” น้ำของดาวหางส่วนใหญ่ที่ทดสอบจนถึงตอนนี้ไม่ตรงกับมหาสมุทรของโลก นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องยากอย่างเหลือเชื่อที่จะนำดาวหางมายังโลก “มันไม่ควรเป็นส่วนหนึ่งของการสนทนาอีกต่อไป” เขากล่าว

ส่วนหนึ่งของปัญหาอยู่ที่ความแตกต่างทางเคมีเล็กน้อยระหว่างน้ำบนโลกกับน้ำในดาวหางส่วนใหญ่ น้ำเป็นโมเลกุลง่ายๆ ที่คล้ายกับหูของมิกกี้เมาส์ อะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอมจับอะตอมออกซิเจนเพียงตัวเดียว แต่บางครั้ง ดิวเทอเรียม ซึ่งเป็นไฮโดรเจนรุ่นที่หนักกว่าเล็กน้อย ก็พังพอนเข้าไปในส่วนผสม นิวเคลียสของอะตอมดิวเทอเรียมประกอบด้วยโปรตอนหนึ่งตัวและนิวตรอนหนึ่งตัว ในไฮโดรเจนโปรตอนยืนอยู่คนเดียว บนโลก มีโมเลกุลของน้ำเพียง 156 เท่านั้นจากทุกๆ 1 ล้านโมเลกุลที่มีดิวเทอเรียม

นักวิจัยได้ใช้ปริมาณดิวเทอเรียมสัมพัทธ์มายาวนานเมื่อเทียบกับไฮโดรเจนหรือที่เรียกว่าอัตราส่วน D/H เพื่อติดตามน้ำกลับไปยังที่กำเนิด ที่อุณหภูมิที่เย็นกว่า ดิวเทอเรียมจะเริ่มปรากฏในน้ำแข็งบ่อยขึ้น ดังนั้น วัตถุที่ก่อตัวขึ้นในบริเวณน้ำนิ่งเย็นยะเยือกของระบบสุริยะ เช่น ดาวหาง ควรได้รับการเสริมสมรรถนะในดิวเทอเรียม ในขณะที่ไอน้ำที่หมุนวนรอบโลกของทารกควรมีเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย

ดาวหางส่วนใหญ่ดูเหมือนจะเป็นไปตามตรรกะนั้น โดยทั่วไปแล้วอัตราส่วน D/H ของพวกมันจะประมาณสองเท่าของที่วัดได้บนโลก

อย่างไรก็ตาม ดาวหางสองดวงได้ขว้างลูกโค้งใส่นักวิทยาศาสตร์ที่นับดาวหางว่าเป็นแหล่งกำเนิดน้ำของโลก ในปี 2010 นักวิจัยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Herschel เพื่อวัดอัตราส่วน D/H ของดาวหาง 103P/Hartley 2 พวกเขารายงานว่าน้ำของ 103P เกือบเท่ากันที่พบในโลก การสังเกตการณ์ดาวหาง 45P/Honda-Mrkos-Pajdušáková ในอีกสามปีต่อมายังพบว่าอัตราส่วน D/H ต่ำอย่างผิดปกติ ทันใดนั้นมีดาวหางหนึ่งหรือสองดวงกำลังบรรทุกน้ำที่เหมือนโลก

กลิ่นฝนแอนดรูว์ แกรนท์อธิบายว่าหยดน้ำที่ตกลงมาสามารถเตะสารเคมีในดินไปในอากาศ ทำให้เกิดกลิ่นของดินหลังพายุที่รู้จักกันดีในหัวข้อ “ทำไมฝนจึงมีกลิ่นแบบนั้น” ( SN: 4/4/15, p. 5 )

เรื่องราวยืนยันสิ่งที่ผู้อ่านโบ ไกร มส์ สงสัยมานาน: “ตั้งแต่ฉันสังเกตเห็นปรากฏการณ์นี้ครั้งแรกเมื่อตอนเป็นเด็ก ฉันก็ถือว่าสารเคมีถูกปล่อยออกจากดิน แม้ว่าฉันจะคิดว่ามันเป็นสิ่งสกปรกที่กระเด็นใส่” ผู้ แสดงความเห็นZk10เขียนว่า “ไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม กลิ่นธรรมชาติของเม็ดฝนบนหาดทรายร้อน มีผลทำให้ฉันรู้สึกสงบ กลิ่นเหล่านี้จางจนคุณไม่รู้ด้วยซ้ำว่ามันอยู่ที่นั่น คุณแค่รู้สึกดีขึ้น ดีใจที่ได้รู้วิทยาศาสตร์เบื้องหลัง”