Kuvittele sade, joka ei kostuta ihoasi mutta muuttaa kokonaisen planeetan kemian. Vaikka se kuulostaa oudolta, laboratoriotyö viittaa nyt siihen, että pienet kivihiukkaset, jotka putosivat kuuman, vetyä runsaasti sisältävän ilmakehän läpi, ovat voineet muodostaa suuren osan Maan vedestä planeetan kasaantumisen aikana.
Jatko-opiskelija Susmita Garai ja kollegat Zachary Sharp ja Peter Olson New Mexican yliopistosta lähtivät kokeilemaan yksinkertaista mutta rohkeaa ajatusta: voiko rautaa sisältävät silikaattikivet, kuumennettuna sulaan tilaan ja kylvetettynä vedyn ympäristöön, muuttaa sitoutuneen happensa vedeksi? Hedeltäkseen varjellakseen varhaisen planeetan kasvun armotonta ympäristöä he kuumensivat silikaattinäytteitä suunnilleen 1,200–1,400 °C:seen ja pitivät niitä siinä 15 minuutista aina kolmeen tuntiin. Joissakin kokeissa vetyä virtasi sulan kiven yli; toisissa käytettiin kontrollina heliumia.
Tuloksena oli yllättävän nopea kemia. Vedyn vaikutuksessa suuri osa näytteiden rautaoksidista pelkistyi metalliraudaksi ja vesihöyryä syntyi sivutuotteena. Tosiasiassa lähes 80 % rautaoksidista muuttui metalliksi vetykokeissa; heliumilla suoritetuissa kontrollikokeissa vastaavaa reaktiota ei havaittu. Avain oli vety, joka riisti happiatomeja rautaa sisältävistä mineraaleista, jättäen jäljelle alkuaineenaan raudan ja vapauttaen H2O:n ympäröivään kaasuun.
Koekehitys, joka kuumentaa silikaattinäytteitä.
Se on voimakas kuva: pikkukivet, eli jyvän kokoiset kivenpalaset, syöksyvät polttavan ilmakehän läpi, menettävät happeaan sulaessaan ja samalla synnyttävät vesihöyryä. Jos varhaisen Maan kaltainen nuori planeetta oli kehitysvaiheessaan saanut ympärilleen merkittävän vetykuoren, laskeutuva materiaali olisi ollut juuri oikeissa oloissa tällaista kemiaa varten.
Miksi tämä on merkittävää Maan veden alkuperän kannalta? Vuosikymmenten ajan hallinneet selitykset ovat viitanneet jäisiin vieraisiin: komeettojen iskut tai vesihydraattiset meteoriitit, jotka toivat vettä aurinkokunnan kylmistä laitamista. Näillä kertomuksilla on kuitenkin haasteita, muun muassa Maan tarkkaan kemialliseen sormenjälkeen sopiminen. Pienten kivien sade -mekanismi ohittaa osan näistä ongelmista tuottamalla vettä paikallisesti akreetiojakson aikana ilman pitkiä kuljetuksia.
Kokeen tuloksia. Vasemmalla näkyy sulanut rauta silikaattisulaa sisältäessä. Oikealla näkyvät kiinteät rautakiteet silikaattisulan sisällä.
Kun tutkijat ekstrapoloivat kokeellisia reaktioiden nopeuksia realistisiin pienten kivien akreetiomalleihin, luvut kasvoivat hämmästyttäviksi. Heidän laskelmiensa mukaan tämä pelkistyskemia voisi kohtuudella valmistaa vesimäärän, joka vastaa satoja Maan valtameriä. Se ei todista, että jokainen meremme on peräisin pienkivistä, mutta avaa uuden reitin, joka on voinut merkittävästi vaikuttaa planeettamme vesivarastoihin.
Tämä työ viittaa siihen, että mikä tahansa Maan kokoinen maailma, joka muodostuessaan kehittää kuuman, vetyä runsaasti sisältävän ilmakehän, voisi luonnollisesti tuottaa oman vesivaransa. Tällä on laajempia seurauksia: jos pienten kivien akreetio ja vetypeitteiset ilmakehät ovat yleisiä planeettojen muodostumisessa, vesimaailmat saattavat olla yleisempiä kuin olemme aiemmin olettaneet.
Tekoälyn luoma kuvitus pikkukivisateesta.
On kuitenkin varauksia. Pienten kivien akreetio on itsessään verrattain uusi lisä planeettojen muodostumisteorioihin ja on edelleen aktiivisen keskustelun kohde. Kuinka moni pikkukivi todellisuudessa säilyy läpäistyään paksun ilmakehän? Kuinka paljon vetyä kasvava planeetta voi pitää ja kuinka pitkään? Bench-top-tason reaktiovauhdin muuntaminen globaaleiksi planeettavarannoiksi edellyttää monia oletuksia. Lisäkokeita ja mallinnuksia tarvitaan määrittämään, kuinka suuri osa Maan valtameristä mahdollisesti syntyi tällä reitillä.
Silti kuva on vaikea unohtaa: helvetillinen, hehkuva taivas, kivet sadevyränä ja hohteen keskellä ensimmäiset vesihöyrypatsaat nousemassa vastasyntyneeltä maailmalta. Se avaa toisenlaisen näkökulman elinkelpoisuuteen, jossa kemia ja muodostumisen väkivalta toimivat yhdessä luodakseen yhden elämän tutuimmista aineksista: veden.
"Olen ravitsemustieteilijä ja haluan auttaa ihmisiä syömään paremmin. Genomissa jaan tutkimuksiin perustuvia vinkkejä ravinnosta ja elämäntavoista."
Keskustelu
Jätä kommentti
Kommentit
Ei vielä kommentteja. Ole ensimmäinen.