عندما تشكلت الأرض لأول مرة، كانت درجة حرارتها مرتفعة للغاية بحيث لا يمكن أن تحتفظ بالثلج. وهذا يعني أن كل المياه على كوكبنا يجب أن تكون قد نشأت من مصادر خارج كوكب الأرض. تشير الدراسات حول الصخور القديمة على سطح الأرض إلى أن المياه السائلة كانت موجودة على الأرض في وقت مبكر يصل إلى 100 مليون سنة بعد تشكيل الشمس – وهو ما يُعتبر “فوراً” تقريبًا وفقًا لمقياس الزمن الفلكي.
هذه المياه، التي يزيد عمرها عن 4.5 مليار سنة، تم تجديدها باستمرار من خلال دورة المياه في الأرض. وقد اقترح فريق بحثي خاص بي مؤخرًا نظرية جديدة لشرح كيفية وصول الماء إلى الأرض.
لغز يعود لآلاف السنين
لقد كان علماء الفيزياء الفلكية يتعاملون مع سؤال كيفية وصول الماء إلى كوكبنا الشاب لعقود من الزمن. واحدة من أولى الفرضيات اقترحت أن مياه الأرض كانت ناتجة مباشرة عن تكوين الكوكب، حيث أُطلقت عبر الصهارة أثناء الثورات البركانية، حيث يكون معظم الغاز المنبعث هو بخار الماء.
ومع ذلك، تطورت هذه الفرضية في التسعينيات بعد تحليل تركيبة مياه الأرض واكتشاف الدور المحتمل لـ “المذنبات الجليدية”، مما يشير إلى أصل خارجي للمياه.
المذنبات هي مزيج من الثلج والصخور التي تشكلت في أعماق النظام الشمسي البعيد، وأحيانًا تُقذف نحو الشمس. عندما تسخن بواسطة الشمس، تتطور ذيول مثيرة للإعجاب من الغبار والغاز يمكن رؤيتها من على سطح الأرض. كما تم اقتراح الكويكبات الموجودة في حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري كمصادر محتملة لمياه الأرض.
لقد قدمت دراسة الصخور المذنبية والكويكبية عبر النيازك – وهي قطع صغيرة من هذه الأجسام التي سقطت على سطح الأرض – رؤى رئيسية حول هذا الموضوع.
من خلال تحليل نسبة D/H – وهي نسبة الهيدروجين الثقيل (الديوتيريوم) إلى الهيدروجين العادي – وجد العلماء أن مياه الأرض تتطابق بشكل أكبر مع تلك الخاصة بـ “الكويكبات الكربونية”، والتي تحمل آثاراً للمياه السابقة. وقد أدى ذلك لتوجيه البحث نحو هذه الكويكبات.
فرضية أبسط
بدأت بفكرة مفادها أن الكويكبات تخرج جليدية منذ نشأتها داخل غلافها المعروف باسم القرص الأولي للكواكب. هذا الغلاف هو قرص ضخم غني بالهيدروجين مليء بالغبار حيث تتشكل الكواكب والأحزمة الأولية ويحيط بالنظام الشمسي الناشئ بالكامل.
بعد زوال هذا الغلاف الواقي – بعد بضع ملايين سنة – تبدأ الكويكبات بالتسخين مما يؤدي إلى ذوبان ثلوجها أو بالأحرى تصاعد بخار الماء منها بسبب الضغط المنخفض جداً في الفضاء الذي يبقي الماء في حالة بخارية بعد هذه العملية.
ثم يتم وضع قرص بخار ماء فوق حزام الكويكبات الذي يدور حول الشمس. ومع تصاعد الثلوج يتحول القرص لبخار يندفع نحو الداخل باتجاه الشمس نتيجة عمليات ديناميكية معقدة ويغمر هذا البخار كواكب النظام الداخلي مثل المريخ والأرض والزهرة وعطارد بماء يشبه الاستحمام لهم.
حدث معظم التقاط المياه خلال فترة تمتد بين 20 و30 مليون سنة بعد تشكيل الشمس عندما زادت شدة الإضاءة للشمس بشكل كبير لفترة قصيرة مما زاد معدل انطلاق الغاز الناتج عن تلك الأجرام السماوية.
بناء النموذج
استنادًا لهذه النتائج بدأت فكرة النظرية تأخذ شكلها الأولي بالإضافة للبيانات الحديثة المستمدة من مهمتي هايابوسا 2 وأوزيريس-ركس اللتين استكشفا كويکابات مشابهة لتلك التي قد تكون ساهمت بتشكيل القرص البخاري الأصلي للماء والتي قدمت تأكيدات رئيسية لدعم النظرية الجديدة.
مع وضع أساس النموذج ، كان الخطوة التالية هي تطوير محاكاة عددية لتتبع عملية انطلاق الثلوج وتوزيع بخار الماء والتقاطه النهائي بواسطة الكواكب.
أثناء هذه المحاكاة ، أصبح واضحاً بسرعة أنه يمكن للنموذج تفسير إمدادات مياه الكرة الارضيه . أكدت أبحاث إضافيه حول كمية المياه السابقة لكوكب المريخ وكواكب أخرى صالحة للسكن قابلته أيضاً .
بينما يبدو الآن أنه مستحيل اكتشاف القرص البخاري الأصلي الذي “روى” كواكب اليابسة ، يمكننا التوجه لأنظمة خارج المجموعة الشمسية ذات أحزمة كويتبية شابة لنرى إن كانت هناك مثل تلك الأقراص للبخار موجودة أم لا .
وفقاً لحساباتنا ، ينبغي اكتشاف تلك الأقراص باستخدام ALMA رغم أنها خافتة . لقد حصل فريقنا للتو على وقت للتحقيق باستخدام ALMA للبحث عن أدلة لها .
قد نكون عند فجر عصر جديد لفهم أصول مياه الكرة الارضيه .
