地球の水の最大半分は、太陽風と宇宙塵から来る可能性があります。

水は地球上の生命にとって不可欠であり、健康的なライフスタイルの一環として、私たち全員が毎日約2リットルを飲むべきだと言う専門家もいます。 しかし、蛇口を越えて、私たちの水はどこから来るのでしょうか?

それは地元の川、貯水池、帯水層から流れます。 しかし、その水はどこから来たのでしょうか? 地質時代を通じて、地球は生物、大気、川、海、足元の岩、さらには惑星の奥深くまで水を循環させます。

しかし、その前はどうですか? そもそも地球はどこから水を得たのでしょうか? 科学者たちは長い間この質問に対する答えを探してきました。

私たちは小惑星の小さな断片を調べて調べます。太陽からの陽子のシャワーが、太陽系全体の岩やほこりに常に水をかき回している可能性があると考えています。 実際、地球上の水の半分までがこの方法で生成され、宇宙塵の落下とともにここに到着した可能性があります。

水のパズル

私たちは、地球の水がおそらく私たちの太陽系の歴史の初期に宇宙から来たことを知っています。 では、地球に水を与えた主な配達サービスは何でしたか?

現在、水が豊富な小惑星は、炭素-水素化合物と同様に、水供給の最良の候補であり、これらが一緒になって、私たちの美しい居住可能な青い惑星が生命に満ち溢れています。

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ただし、小惑星の水には、重水素と呼ばれる重いタイプまたは同位体に対する通常の水素の特定の比率が含まれています。 地球の水がすべて小惑星である場合、同じ比率であると予想されますが、地球の水は重水素が少ないため、重水素が少ない他の水源も宇宙に存在する必要があります。

しかし、水素が多く、重水素比が地球よりも低い太陽系で私たちが知っているのは、太陽そのものだけです。 地球の水中の水素がどのように太陽から来たのかを知ることは難しいので、これは私たちを拘束します。

興味深いことに、私たちはついにこの謎に対する答えを得るかもしれません。

小惑星の小片

2011年、宇宙航空研究開発機構(JAXA)は、小惑星イトカワからサンプルを収集して地球に持ち帰るというはやぶさミッションを派遣しました。 2017年、私たちは幸運にも、サンプルから3つの非常にまれな鉱物粒子を割り当てられました。それぞれの粒子は人間の髪の毛の幅です。

私たちの目標は、これらのダスト粒子の外面をまったく新しい方法で研究して、それらが「宇宙風化」の影響を受けているかどうかを確認することでした。 これは、銀河宇宙線の損傷、微小隕石の衝突、太陽放射、太陽風など、宇宙のすべての露出面に影響を与えることが知られているプロセスの組み合わせです。

私たちは、原子レベルで小さなサンプルを分析するアトミックプローブトモグラフィーと呼ばれる比較的新しい技術を使用して、3大陸の専門家が参加する大規模なチームで働いています。 これにより、個々の原子や分子の存在量と位置を3Dで測定できます。

糸川粒子の表面近くに、水酸化物分子(OH、1つの酸素原子と1つの水素を含む)、そしてさらに重要なことに、水(H2O、2つの水素原子と1つの酸素を含む)が豊富な層があります。

この水の発見は非常に予想外でした! 私たちが知っていたすべての人にとって、これらの小惑星ミネラルは骨と同じくらい乾燥しているはずでした。

太陽風がどのように水を生み出すか

後でこの水を形成するために必要な水素原子の最も可能性の高い源は太陽風です:太陽から空間を通って流れ、次に塵の粒子の表面に留まる水素イオン(1つの電子が欠けている原子)。

小惑星などの鉱物に太陽風でそれらをシミュレートするために重水素イオン(重水素)を発射することによってこの理論を実験室でテストし、これらのイオンが鉱物粒子と反応して酸素原子を盗んで水酸化物と水を生成することを発見しました。

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太陽風によって生成された水は、私たちの太陽系ではこれまで知られていなかった貯水池を表しています。 さらに、銀河内のすべての空気のない世界や岩の塊は、太陽を動力源とするゆっくりと更新される水資源をホストする可能性があります。

これは、将来の有人宇宙探査にとって素晴らしいニュースです。 この生命を与える水資源は、水素と酸素に分解してロケット燃料を生成する可能性もあります。

地球に戻る

では、この啓示は地球の水の起源とどのように関係しているのでしょうか?

地球とその海が形成されていたとき、太陽系は、キロメートル幅の小惑星からマイクロメートルスケールの塵の粒子まで、物体でいっぱいでした。 それ以来、これらの天体は私たちの惑星(および他の惑星)に落下しています。

宇宙で劣化した小さな粒子から、1立方メートルの小惑星の塵が最大20リットルの水を保持できると推定されます。 したがって、何年にもわたって地球に落下したすべての宇宙の塵で、太陽からの大量の水(重水素が少ない)が、より大きな小惑星からのより重い水とともに到着したでしょう。

私たちは、水に富む塵と小惑星の約50:50の混合物が、地球の水の同位体組成に完全に一致すると計算しました。

それで、あなたがあなたの次のコップ一杯の水を飲むとき、地球がその水の半分を太陽から得ているという奇妙な考えを熟考してください。

続きを読む:地球はどのようにして水を得たのですか? 小惑星のサンプルは驚くべき答えを与えます

著者:ルーク・デイリー-グラスゴー大学地球地理学部惑星地球科学教授| グラスゴー大学地理地球科学部長、マーティンR.リー| ニック・ティムズ、カーティン大学准教授| PhilBland-カーティン大学ARC受賞者フェロー

。地球の水の最大半分は、太陽風と宇宙塵から来る可能性があります。

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