Το μεγαλύτερο μυστήριο της Γης

Ο πλανήτης μας είναι στην πραγματικότητα μια υδρόσφαιρα. Από πού όμως προήλθε όλο αυτό το νερό;
Το 71% της γήινης επιφάνειας είναι νερό. Από πού όμως προήλθε; Πηγή: Supplied
Η ΓΗ είναι ο μόνος πλανήτης του ηλιακού μας συστήματος όπου στην επιφάνειά της κυριαρχεί το υγρό στοιχείο. Το νερό καλύπτει το 71% της γήινης επιφάνειας, από το οποίο 97% είναι θαλάσσιο νερό και 3% γλυκό νερό.
Η τροχιά της Γης σε συνδυασμό με την ηφαιστειακή δραστηριότητα, τη βαρύτητα, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, το μαγνητικό πεδίο και την ατμόσφαιρα που είναι πλούσια σε οξυγόνο είναι οι βασικές αιτίες που κάνουν τη Γη να έχει νερό. Από πού όμως προέρχεται;
Η απάντηση είναι εξαιρετικά δύσκολη. Ο πλανήτης μας έχει τόσο πολύ νερό, το οποίο πρέπει να προήλθε από κάπου. Υπάρχουν δύο προφανείς απαντήσεις σε αυτό: ή το υδάτινο στοιχείο διαμορφώθηκε μαζί με τη Γη, ή ήρθε στη Γη από το διάστημα. Το τι ακριβώς συνέβη είναι ένα θέμα που προκαλεί διαμάχες ανάμεσα στους αστρονόμους.
Όπως συνέβη με το φαινόμενο της ζωής, η κυρίαρχη υπόθεση μέχρι τώρα έλεγε ότι και το νερό ήρθε στη Γη από τη σύγκρουση του πλανήτη μας με κάποιον κομήτη. Οι μετρήσεις ωστόσο που έγιναν στον κομήτη 67P/Τσουριούμοφ-Γκερασιμένκο από το διαστημόπλοιο “Ροζέτα” που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από αυτόν, έδειξαν ότι δεν θα μπορούσε να είναι η πηγή του νερού μας.
Όταν η Γη σχηματίστηκε 4,5 περίπου δισεκατομμύρια χρόνια πριν, υπήρχε πολύ νερό στον δίσκο του υλικού που στροβιλιζόταν γύρω από τον Ήλιο. Κοντά στον Ήλιο, το νερό μετατράπηκε σε ατμό, ενώ πολύ μακριά από αυτόν ψύχθηκε και έγινε πάγος.

Στους εσωτερικούς πλανήτες, όπως στην Αφροδίτη, ο ατμός καταστρέφεται από την ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία και το υδρογόνο ιονίζεται και απομακρύνεται από τον πλανήτη μέσω του ηλιακού ανέμου. Στους εξωτερικούς όμως πλανήτες το νερό διατηρείται στα φεγγάρια τους με τη μορφή πάγου, όπως συμβαίνει με την Ευρώπη, τον δορυφόρο του Δία.
Τι συνέβη όμως στη Γη; Ή απάντηση είναι εύκολη. Το νερό που της αναλογούσε μαζί με τα υπόλοιπα στοιχεία (μέταλλα, πυριτικά ορυκτά κτλ.) είτε εξαερώθηκε από την ηφαιστειακή δραστηριότητα είτε διοχετεύτηκε στο εσωτερικό της.
Το μυστήριο του υδάτινου στοιχείου
Μέχρι τώρα πιστευόταν ότι οι κομήτες ήταν οι «νεροκουβαλητές» της Γης. Ο όγκος των κομητών αποτελείται κυρίως από νερό, έτσι ώστε η επίδραση ενός μεγάλου κομήτη στη Γη ήταν αρκετή για να συγκεντρωθεί ικανή ποσότητα νερού για την ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς. Ωστόσο, δεν ήταν απαραίτητο να συγκρουστεί με τη Γη. Καθώς ένας κομήτης πλησιάζει τον Ήλιο, η θερμότητα εξαερώνει το νερό και άλλες ουσίες, οι οποίες στη συνέχεια θα συμπυκνωθούν γύρω από τη Γη.
Αυτή ήταν η επικρατέστερη θεωρία, η οποία όμως κατέρρευσε επειδή οι περισσότεροι κομήτες έχουν άφθονο στο νερό που μεταφέρουν ένα στοιχείο που είναι βαρύτερο από το ισότοπο του υδρογόνου, το δευτέριο ή υδρογόνο-2, το οποίο είναι επίσης γνωστό ως βαρύ υδρογόνο.
photo

Το διαστημικό σκάφος “Ροζέτα” ανακάλυψε νερό στον κομήτη 67P/Τσουριούμοφ-Γκερασιμένκο, το οποίο όμως δεν μοιάζει με αυτό της Γης. Photo: AP. Πηγή: Supplied
Η φυσική αφθονία του δευτέριου στους ωκεανούς της Γης είναι περίπου 1 άτομο δευτέριου ανά 6.420 άτομα πρώτιου – του γνωστού μας υδρογόνου (υδρογόνο-1). Αυτό σημαίνει ότι το δευτέριο αντιπροσωπεύει περίπου το 0,0156% (ή 0,0312% κατά μάζα) του συνόλου του φυσικά υπάρχοντος υδρογόνου στους ωκεανούς, ενώ το πιο κοινό ισότοπο, το πρώτιο (το γνωστό μας υδρογόνο) αντιπροσωπεύει μια αφθονία πάνω από 99,98%.
Η διαφορά του πρώτιου από το δευτέριο είναι ότι ο πυρήνας του κοινού υδρογόνου δεν περιέχει κανένα νετρόνιο, ενώ του δευτέριου περιέχει ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο. Υπάρχει επίσης και το τρίτιο, με δύο νετρόνια στον πυρήνα του, αλλά αυτό είναι εξαιρετικά σπάνιο.
Άρα η θεωρία ότι το νερό, άρα και η ζωή, ήρθε στη Γη από τους κομήτες, δεν ευσταθεί.
Αυτό επαληθεύτηκε από τις μετρήσεις που έκανε το “Ροζέτα” αναλύοντας το νερό του κομήτη 67P/Τσουριούμοφ-Γκερασιμένκο. Βρήκε ότι το νερό του περιέχει περίπου τρεις φορές περισσότερο δευτέριο από το νερό της Γης.
Η ανακάλυψη αυτή ανατρέπει τη θεωρία ότι η Γη πήρε το νερό της, και έτσι την ικανότητά της να αναπτύσσει και να διατηρεί ζωή, από το νερό που μεταφέρουν οι κομήτες όταν αυτοί συγκρούστηκαν με τον πλανήτη μας στη διάρκεια της μακράς ιστορίας του.
Βρισκόμαστε επομένως μπροστά σε ένα άλυτο μυστήριο, τουλάχιστον μέχρι τη στιγμή που θα ανακαλύψουμε κομήτες οι οποίοι θα έχουν νερό με την ίδια αναλογία με αυτή της Γης.
Μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι έχουν εξετάσει πολλούς κομήτες, αλλά μόνο ένας, ο 103P/Hartley 2, φαίνεται να έχει νερό παρόμοιο με το δικό μας. Ο κομήτης αυτός ανακαλύφθηκε το 1986 και ανήκει στην ομάδα κομητών του Δία. Αυτό σημαίνει ότι στο παρελθόν περιπλανιόταν στο εξωτερικό διάστημα, και κάποια στιγμή η τροχιά του τροποποιήθηκε από την έλξη του Δία. Έκτοτε κάνει σύντομες διαδρομές στο εσωτερικό του ηλιακού συστήματος, αλλά δεν βρέθηκε ποτέ σε τροχιά προσέγγισης με τη Γη.
Για να γίνουν τα πράγματα πιο περίπλοκα, μερικοί αστεροειδείς που βρίσκονται στην κύρια ζώνη μεταξύ του Άρη και του Δία έχουν νερό πάνω τους, και μερικοί φαίνεται να έχουν την ίδια αναλογία με το νερό της Γης. Το νερό τους όμως είναι ελάχιστο, και δεν θα μπορούσαν να επηρεάσουν την πρώιμη Γη προσφέροντάς της το νερό που χρειαζόταν. photo

Οι κομήτες δεν φαίνεται να έχουν κάποια σχέση με το νερό της Γης.
Η απάντηση στο ερώτημα
Τελικώς, στο ερώτημα «από πού προέρχεται το νερό της Γης», η απάντηση είναι: «Δεν γνωρίζουμε ακόμη». Οι εκτιμήσεις τώρα τείνουν στην άποψη ότι πρέπει να υπήρξαν πολλαπλοί παράγοντες που το δημιούργησαν ή το έφεραν και όχι μόνο ένας, όπως, ας πούμε, ένας κομήτης, πράγμα όμως που θολώνει ακόμη περισσότερο «τα νερά», καθώς αγνοούμε ποιοι είναι.
Μια ελπιδοφόρα θεωρία, που προτάθηκε από ομάδα επιστημόνων το 2000, έλεγε ότι το νερό προήλθε από τους ανθρακούχους χονδρίτες, δηλαδή μετεωρίτες που περιέχουν ως βάση τον άνθρακα, και που αποτελούν ίσως την πιο αρχέγονη ομάδα ανάμεσα σε όλους τους άλλους μετεωρίτες.
Το ασθενές σημείο αυτής της θεωρίας είναι ότι στηρίζεται στην ιδέα ότι τα πάντα στο ηλιακό σύστημα μοιράζονται μια παρόμοια σύνθεση. Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, το μεγαλύτερο μέρος του υπάρχοντος νερού προέρχεται από πρωτοπλανήτες (δηλαδή τους μετεωρίτες) που σχηματίστηκαν στην εξωτερική ζώνη των αστεροειδών και κατόπιν στράφηκαν προς τη Γη.
Μια νέα ωστόσο μελέτη, που δημοσιεύτηκε το 2012, υποδηλώνει ότι η Γη δεν έχει την ίδια γεωλογική σύνθεση με την κατηγορία των μετεωριτών που ονομάζονται χονδρίτες. Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι η χημική σύνθεση της Γης διαφέρει από εκείνη του Ήλιου, γεγονός που είναι αντίθετο προς ότι μέχρι τώρα οι επιστήμονες παραδέχονταν. (Βλ. σημείωση).
«Το γεγονός αυτό αλλάζει τις απόψεις μας για το πώς έχει εξελιχθεί η Γη», ανέφερε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Ian Campbell του Αυστραλιανού Εθνικού Πανεπιστημίου (ANU) στην Καμπέρα σε μια δημοσίευση στο περιοδικό Nature.
photo

Ο Ποσειδώνας και η Αμφιτρίτη διασχίζουν τη θάλασσα σε άρμα που το σύρουν τέσσερις ιππόκαμποι (άλογα με ουρά ψαριού). Συνοδεύονται από δύο φτερωτούς Έρωτες. Ρωμαϊκό ψηφιδωτό από την Κωνσταντίνη (Αλγερία), 315-325 μ.Χ. Μουσείο Λούβρου. Πηγή: Supplied
Επιστρέφουμε, λοιπόν, στο ίδιο σημείο. Αγνοούμε πώς δημιουργήθηκε το νερό, πράγμα που σημαίνει ότι δεν έχουμε ακόμη στα χέρια μας όλα τα απαραίτητα στοιχεία που θα μας βοηθούσαν να σχηματίσουμε πλήρη εικόνα. Και σίγουρα εκείνος που θα το κάνει θα μπορεί δικαιολογημένα νε φωνάξει «Εύρηκα!» και να καταχωρηθεί στις δέλτους της Ιστορίας ως δεύτερος Αρχιμήδης.
Οι αρχαίοι πρόγονοί μας, πάντως, έχοντας αντιληφθεί τη σημασία του υδάτινου μανδύα που καλύπτει τη Γη, θεωρούσαν ότι ο πραγματικός κύριος του κόσμου αυτού είναι ο Ποσειδώνας (και όχι ο Δίας).
ΣΗΜΕΙΩΣΗ
Η υπόθεση με τους χονδρίτες στηρίζεται στην ιδέα ότι τα πάντα στο Ηλιακό Σύστημα μοιράζονται μια παρόμοια σύνθεση, φράζοντας τα πιο ασταθή χημικά στοιχεία όπως είναι το υδρογόνο. Ο Ήλιος αποτελεί το 99% του ηλιακού μας συστήματος, έτσι ώστε η σύνθεση αυτή να είναι κατ’ ουσίαν ίδια με του Ήλιου.
Δεδομένου ότι αυτή η σύνθεση δεν μπορεί να μετρηθεί, οι επιστήμονες από καιρό επικαλούνται τους χονδρίτες μετεωρίτες για να βρουν λεπτομερώς τη σύνθεση του Ήλιου. Οι μετεωρίτες ως γνωστόν επέζησαν από τη γέννηση του ηλιακού συστήματος.
Ο μόνος τρόπος για να καθορίσουμε τη σύνθεση της Γης με αξιόπιστο τρόπο, θα ήταν να αναλύσουμε δείγματα από τον πρώτο και πιο πρωτόγονο μανδύα της Γης, καθώς ο ανώτερος μανδύας της Γης δεν είναι τύπου χονδρίτη. Αυτό σημαίνει ότι για να έχει η Γη, κατά μέσο όρο, σύνθεση σαν του χονδρίτη, πρέπει να υπάρχει μια «κρυφή» δεξαμενή παρόμοιων με τους χονδρίτες στοιχείων που να βρίσκονται βαθιά μέσα στο μανδύα.
Τα υποτιθέμενα «κρυφά» αυτά στοιχεία είναι το ουράνιο, το θόριο και το κάλιο. Αλλά οι επιστήμονες λένε ότι οι μελέτες στον μανδύα δείχνουν ότι δεν υπάρχει αρκετή θερμότητα για να φύγουν τμήματα από το μανδύα. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ανωτέρω στοιχεία δεν βρίσκονται σε αυτή την κρυφή δεξαμενή – επομένως δεν υπάρχουν.

ΠΗΓΗ