Nowe badanie podważa hipotezę o wodorze na Ziemi

Źródło grafiki: Flickr

Od dawna teoretyzowano, że woda na Ziemi pochodzi z asteroid, które spadły na jej powierzchnię, ale nowe badania obaliły tę teorię, znajdując dowody na to, że Ziemia składała się kiedyś z bogatego w wodór materiału niezbędnego do tworzenia cząsteczek wody.

Naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego dokonali odkrycia, analizując rzadki rodzaj meteorytu, chondryt enstatytowy, którego skład jest podobny do składu wczesnej Ziemi sprzed 4,55 miliarda lat.

Pochodzenie jest przedmiotem dyskusji

Wodór jest podstawowym budulcem wody — bez niego życie na Ziemi byłoby niemożliwe. Ale skąd wziął się ten wodór, od dawna jest przedmiotem dyskusji.

Wielu uważa, że został on dostarczony przez asteroidy, które uderzyły w Ziemię w ciągu pierwszych 100 milionów lat jej istnienia. Jednak nowe odkrycia zaprzeczają temu, sugerując, że Ziemia miała cały wodór potrzebny do stworzenia wody, kiedy się uformowała.

Naukowcy przeanalizowali skład pierwiastkowy LAR 12252, meteorytu znalezionego na Antarktydzie, przy użyciu spektroskopii absorpcji promieniowania rentgenowskiego w pobliżu struktury krawędziowej (ang. X-Ray Absorption Near Edge Structure, XANES) w synchrotronie Diamond Light Source.

Technika ta pozwala zidentyfikować pierwiastki w materiale i ich stan chemiczny poprzez skierowanie promieniowania rentgenowskiego na próbkę; powoduje to, że atomy pochłaniają energię w sposób zależny od tego, czym jest pierwiastek, w jakiej formie chemicznej się znajduje i jak atomy są związane z innymi.

Niespodziewane odkrycie

Ślady wodoru znaleziono wcześniej w meteorycie, wewnątrz materiałów organicznych i niekrystalicznych części chondr, kulistych obiektów w meteorycie mierzących zaledwie milimetry. Nie było jednak pewności co do tego, czy wodór był pochodzenia rodzimego, czy też pochodził z zanieczyszczeń ziemskich.

Meteoryt jest bogaty w siarkę, a zespół z Oxfordu postawił hipotezę, że znaczne ilości wodoru mogą się z nią wiązać, więc wykorzystał synchrotron do poszukiwania związków zawierających siarkę, początkowo koncentrując się na niekrystalicznych częściach chondr.

Jednak przypadkowa analiza materiału znajdującego się tuż na zewnątrz jednej z tych chondr ujawniła, że był on niezwykle bogaty w siarkowodór, z pięciokrotnie wyższą zawartością wodoru niż ta znaleziona w niekrystalicznych sekcjach.

Dla porównania, części meteorytu z pęknięciami lub oznakami oczywistego zanieczyszczenia ziemskiego, takiego jak rdza, wykazywały bardzo mało lub wręcz nie wykazywały wodoru, co czyni wysoce nieprawdopodobnym, że wykryte związki siarkowodoru pochodziły z ziemskiego źródła.

„Byliśmy niesamowicie podekscytowani, gdy analiza wykazała, że próbka zawierała siarkowodór — tylko nie tam, gdzie się spodziewaliśmy!” - powiedział Tom Barrett, doktorant na Wydziale Nauk o Ziemi, który kierował badaniami.

„Ponieważ prawdopodobieństwo, że ten siarkowodór pochodzi z zanieczyszczenia ziemskiego, jest bardzo niskie, badania te dostarczają istotnych dowodów na poparcie teorii, że woda na Ziemi jest rodzima — że jest naturalnym wynikiem tego, z czego zbudowana jest nasza planeta”.

Badanie sugeruje również, że ponieważ proto-ziemia była wykonana z materiału podobnego do chondrytów enstatytowych, do czasu, gdy Ziemia stała się wystarczająco duża, aby zostać uderzona przez asteroidy, miała wystarczające rezerwy wodoru, aby wyjaśnić jej obecną obfitość wody.

„Fundamentalnym pytaniem dla naukowców zajmujących się planetami jest to, w jaki sposób Ziemia wyglądała tak, jak wygląda dzisiaj” - mówi współautor pracy, profesor nadzwyczajny James Bryson. „Uważamy teraz, że materiał, który zbudował naszą planetę — który możemy badać za pomocą tych rzadkich meteorytów — był znacznie bogatszy w wodór, niż wcześniej sądziliśmy. Odkrycie to potwierdza koncepcję, że tworzenie się wody na Ziemi było procesem naturalnym, a nie przypadkiem nawodnionych asteroid bombardujących naszą planetę po jej uformowaniu”.