ข่าวด่วนต่างประเทศ การศึกษา ข่าวสาร การท่องเที่ยว Travel Wire News ข่าวด่วนของสหรัฐอเมริกา

น้ำบนโลก: มาจากฝุ่นอวกาศจริงหรือ?

Space Dust นำน้ำมาสู่โลก
เขียนโดย Linda S. Hohnholz

ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติอาจไขปริศนาสำคัญเกี่ยวกับต้นกำเนิดของน้ำบนโลกได้ หลังจากค้นพบหลักฐานใหม่ที่โน้มน้าวใจซึ่งชี้ไปยังผู้กระทำผิดที่ไม่น่าจะเกิดขึ้น นั่นคือดวงอาทิตย์

พิมพ์ง่าย PDF & Email

ในบทความใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันนี้ในวารสาร ดาราศาสตร์ธรรมชาติ ทีมนักวิจัยจากสหราชอาณาจักร ออสเตรเลีย และอเมริกา อธิบายว่าการวิเคราะห์ดาวเคราะห์น้อยโบราณครั้งใหม่แสดงให้เห็นว่าเมล็ดฝุ่นจากต่างดาวพาน้ำมายังโลกเมื่อดาวเคราะห์ก่อตัวอย่างไร

น้ำในเมล็ดพืชผลิตโดย การผุกร่อนของอวกาศซึ่งเป็นกระบวนการที่อนุภาคที่มีประจุจากดวงอาทิตย์ที่เรียกว่าลมสุริยะเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของเมล็ดพืชให้ผลิตโมเลกุลของน้ำ 

การค้นพบนี้สามารถตอบคำถามที่มีมายาวนานว่าโลกที่อุดมด้วยน้ำผิดปกติมีมหาสมุทรซึ่งครอบคลุม 70 เปอร์เซ็นต์ของพื้นผิวโลกซึ่งมากกว่าดาวเคราะห์หินอื่น ๆ ในระบบสุริยะของเรามาก นอกจากนี้ยังสามารถช่วยภารกิจอวกาศในอนาคตในการค้นหาแหล่งน้ำในโลกที่ไม่มีอากาศถ่ายเท

นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ได้งงงวยมานานหลายทศวรรษเกี่ยวกับแหล่งที่มาของมหาสมุทรของโลก ทฤษฎีหนึ่งชี้ให้เห็นว่าหินอวกาศที่อุ้มน้ำประเภทหนึ่งที่เรียกว่าดาวเคราะห์น้อยประเภท C สามารถนำมาได้ น้ำสู่โลก ในระยะสุดท้ายของการก่อตัวเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อน  

เพื่อทดสอบทฤษฎีดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์ได้วิเคราะห์ 'ลายนิ้วมือ' ของไอโซโทปของกลุ่มดาวเคราะห์น้อยประเภท C ซึ่งตกลงสู่พื้นโลกในฐานะอุกกาบาตคอนไดรต์คาร์บอนิกที่อุดมด้วยน้ำ หากอัตราส่วนของไฮโดรเจนและดิวเทอเรียมในน้ำอุกกาบาตเท่ากับน้ำบนบก นักวิทยาศาสตร์สามารถสรุปได้ว่าอุกกาบาตประเภท C เป็นแหล่งที่น่าจะเป็นไปได้

ผลลัพธ์ไม่ชัดเจนนัก ในขณะที่รอยนิ้วมือดิวเทอเรียม/ไฮโดรเจนของอุกกาบาตที่อุดมด้วยน้ำบางตัวนั้นตรงกับน้ำของโลกจริงๆ แต่ส่วนมากไม่เป็นเช่นนั้น โดยเฉลี่ยแล้ว รอยนิ้วมือของเหลวของอุกกาบาตเหล่านี้ไม่สอดคล้องกับน้ำที่พบในเสื้อคลุมของโลกและมหาสมุทร ในทางกลับกัน Earth มีลายนิ้วมือไอโซโทปที่เบากว่าเล็กน้อย 

กล่าวอีกนัยหนึ่งในขณะที่น้ำบางส่วนของโลกต้องมาจากอุกกาบาตประเภท C แต่โลกที่ก่อตัวขึ้นจะต้องได้รับน้ำจากแหล่งกำเนิดแสงไอโซโทปอย่างน้อยหนึ่งแหล่งซึ่งมีต้นกำเนิดจากที่อื่นในระบบสุริยะ 

ทีมที่นำโดยมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ใช้กระบวนการวิเคราะห์ที่ทันสมัยซึ่งเรียกว่าเอกซ์เรย์โพรบอะตอมเพื่อตรวจสอบตัวอย่างจากหินอวกาศประเภทอื่นที่เรียกว่าดาวเคราะห์น้อยประเภท S ซึ่งโคจรรอบดวงอาทิตย์มากกว่าประเภท C ตัวอย่างที่พวกเขาวิเคราะห์มาจากดาวเคราะห์น้อยชื่อ Itokawa ซึ่งเก็บรวบรวมโดยยานอวกาศ Hayabusa ของญี่ปุ่นและกลับสู่โลกในปี 2010

Atom probe tomography ช่วยให้ทีมงานสามารถวัดโครงสร้างอะตอมของธัญพืชได้ทีละอะตอมและตรวจจับโมเลกุลของน้ำแต่ละโมเลกุล ผลการวิจัยของพวกเขาแสดงให้เห็นว่ามีการผลิตน้ำจำนวนมากใต้พื้นผิวของเมล็ดพืชที่มีขนาดเท่าฝุ่นจาก Itokawa โดยสภาพดินฟ้าอากาศในอวกาศ 

ระบบสุริยะในยุคแรกนั้นเต็มไปด้วยฝุ่นมาก ทำให้มีโอกาสมากมายที่จะผลิตน้ำภายใต้พื้นผิวของอนุภาคฝุ่นในอวกาศ นักวิจัยแนะนำว่าฝุ่นที่อุดมด้วยน้ำนี้จะตกลงสู่พื้นโลกในยุคแรกพร้อมกับดาวเคราะห์น้อยประเภท C ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการส่งมหาสมุทรของโลก

ดร.ลุค เดลี จาก School of Geographical and Earth Sciences แห่งมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ เป็นผู้เขียนนำของหนังสือพิมพ์ฉบับนี้ Dr Daly กล่าวว่า "ลมสุริยะเป็นลำธารที่ส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียมไอออน ซึ่งไหลจากดวงอาทิตย์ออกสู่อวกาศอย่างต่อเนื่อง เมื่อไฮโดรเจนไอออนเหล่านั้นกระทบพื้นผิวที่ไม่มีอากาศ เช่น ดาวเคราะห์น้อยหรืออนุภาคฝุ่นในอวกาศ พวกมันจะทะลุผ่านใต้พื้นผิวได้หลายสิบนาโนเมตร ซึ่งอาจส่งผลต่อองค์ประกอบทางเคมีของหิน เมื่อเวลาผ่านไป ผลกระทบของ 'การผุกร่อนในอวกาศ' ของไฮโดรเจนไอออนสามารถขับอะตอมออกซิเจนที่เพียงพอจากวัสดุในหินเพื่อสร้าง H2O – น้ำ – ติดอยู่ในแร่ธาตุบนดาวเคราะห์น้อย

“ที่สำคัญคือ น้ำจากลมสุริยะที่ผลิตโดยระบบสุริยะยุคแรกนี้ มีแสงไอโซโทป นั่นแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าฝุ่นเนื้อละเอียดซึ่งถูกลมสุริยะพัดเข้ามาและถูกดูดเข้าสู่โลกเมื่อหลายพันล้านปีก่อน อาจเป็นแหล่งที่มาของแหล่งกักเก็บน้ำของโลกที่หายไป”

Prof. Phil Bland ศาสตราจารย์พิเศษของ John Curtin จาก School of Earth and Planetary Sciences ที่ Curtin University และผู้ร่วมเขียนบทความกล่าวว่า "Atom probe tomography ช่วยให้เราสามารถดูรายละเอียดอย่างไม่น่าเชื่อภายใน 50 นาโนเมตรแรกของพื้นผิว ของเม็ดฝุ่นบน Itokawa ซึ่งโคจรรอบดวงอาทิตย์ในรอบ 18 เดือน ทำให้เราเห็นว่าเศษของขอบที่ผุกร่อนในอวกาศนี้มีน้ำเพียงพอซึ่งหากเราขยายขนาดขึ้น จะมีน้ำหนักประมาณ 20 ลิตรต่อหินทุกลูกบาศก์เมตร”

Prof. Michelle Thompson ผู้เขียนร่วมจาก Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences ที่มหาวิทยาลัย Purdue กล่าวเสริมว่า: “การวัดแบบที่ไม่สามารถทำได้หากไม่มีเทคโนโลยีที่โดดเด่นนี้ มันทำให้เราเข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าอนุภาคฝุ่นเล็กๆ ที่ลอยอยู่ในอวกาศอาจช่วยให้หนังสือสมดุลกันเกี่ยวกับองค์ประกอบไอโซโทปของน้ำในโลกได้อย่างไร และให้เบาะแสใหม่ๆ แก่เราเพื่อช่วยไขปริศนาเกี่ยวกับต้นกำเนิดของมัน”

นักวิจัยใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่งเพื่อให้แน่ใจว่าผลการทดสอบของพวกเขาถูกต้อง และทำการทดลองเพิ่มเติมกับแหล่งอื่น ๆ เพื่อตรวจสอบผลลัพธ์ของพวกเขา

Dr Daly กล่าวเสริมว่า: “ระบบเอกซเรย์ตรวจสอบอะตอมของมหาวิทยาลัย Curtin นั้นระดับโลก แต่ระบบนี้ไม่เคยถูกนำมาใช้จริง ๆ สำหรับการวิเคราะห์ไฮโดรเจนที่เรากำลังทำอยู่ที่นี่ เราต้องการให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ที่เราเห็นนั้นถูกต้อง ฉันนำเสนอผลเบื้องต้นของเราในการประชุมวิทยาศาสตร์ทางจันทรคติและดาวเคราะห์ในปี 2018 และถามว่าเพื่อนร่วมงานที่เข้าร่วมจะช่วยเราตรวจสอบการค้นพบของเราด้วยตัวอย่างของพวกเขาเองหรือไม่ ด้วยความยินดี เพื่อนร่วมงานที่ NASA Johnson Space Center และ University of Hawai'i ที่Mānoa, Purdue, Virginia และ Northern Arizona Universities, Idaho และ Sandia ต่างก็เสนอความช่วยเหลือ พวกเขาให้ตัวอย่างแร่ธาตุที่คล้ายกันซึ่งฉายรังสีด้วยฮีเลียมและดิวเทอเรียมแทนไฮโดรเจน และจากผลการตรวจสอบอะตอมของวัสดุเหล่านั้น ก็เห็นได้ชัดว่าสิ่งที่เราเห็นในอิโตกาวะนั้นมีต้นกำเนิดมาจากต่างดาว

“เพื่อนร่วมงานที่ให้การสนับสนุนในการวิจัยครั้งนี้มีจำนวนเท่ากับทีมในฝันสำหรับการผุกร่อนในอวกาศ ดังนั้นเราจึงรู้สึกตื่นเต้นมากกับหลักฐานที่เราได้รวบรวมไว้ มันสามารถเปิดประตูสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นมากว่าระบบสุริยะยุคแรกมีหน้าตาเป็นอย่างไรและโลกและมหาสมุทรก่อตัวอย่างไร”

ศาสตราจารย์จอห์น แบรดลีย์ จากมหาวิทยาลัยฮาวาย ที่เมืองมาโนอา โฮโนลูลู ผู้ร่วมเขียนรายงานกล่าวเสริมว่า เมื่อทศวรรษที่ผ่านมา แนวคิดที่ว่าการฉายรังสีจากลมสุริยะมีความเกี่ยวข้องกับต้นกำเนิดของน้ำในระบบสุริยะ ซึ่งมีความเกี่ยวข้องน้อยกว่ามากกับมหาสมุทรของโลก จะได้รับการต้อนรับด้วยความสงสัย โดยแสดงครั้งแรกว่ามีการผลิตน้ำ ในแหล่งกำเนิด บนพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อย การศึกษาของเราสร้างขึ้นจากการสะสมของหลักฐานว่าปฏิกิริยาของลมสุริยะกับเมล็ดฝุ่นที่อุดมด้วยออกซิเจนทำให้เกิดน้ำได้อย่างแท้จริง 

"เนื่องจากฝุ่นละอองที่มีอยู่มากมายทั่วทั้งเนบิวลาสุริยะก่อนที่จะมีการเพิ่มของดาวเคราะห์ถูกฉายรังสีอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ น้ำที่ผลิตโดยกลไกนี้จึงเกี่ยวข้องโดยตรงกับต้นกำเนิดของน้ำในระบบดาวเคราะห์และอาจเป็นองค์ประกอบไอโซโทปของมหาสมุทรโลก"

การประมาณการของพวกเขาว่าอาจมีน้ำอยู่ในพื้นผิวที่มีสภาพอากาศในอวกาศยังแนะนำวิธีที่นักสำรวจอวกาศในอนาคตสามารถผลิตแหล่งน้ำได้แม้กระทั่งดาวเคราะห์ที่ดูเหมือนแห้งแล้งที่สุด 

ศาสตราจารย์โฮป อิชิอิ ผู้เขียนร่วมจากมหาวิทยาลัยฮาวายแห่งมาโนอากล่าวว่า “ปัญหาอย่างหนึ่งของการสำรวจอวกาศของมนุษย์ในอนาคตคือการที่นักบินอวกาศจะหาน้ำให้เพียงพอต่อการดำรงชีวิตและทำงานให้สำเร็จโดยไม่ต้องพกติดตัวไปด้วยในการเดินทาง . 

“เราคิดว่ามันสมเหตุสมผลที่จะสรุปว่ากระบวนการผุกร่อนในอวกาศแบบเดียวกับที่สร้างน้ำบน Itokawa จะเกิดขึ้นในระดับหนึ่งหรืออีกระดับหนึ่งในโลกที่ไม่มีอากาศถ่ายเท เช่น ดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์น้อยเวสต้า นั่นอาจหมายความว่านักสำรวจอวกาศสามารถแปรรูปแหล่งน้ำสะอาดจากฝุ่นบนพื้นผิวของดาวเคราะห์ได้โดยตรง เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่คิดว่ากระบวนการต่างๆ ที่ก่อตัวเป็นดาวเคราะห์สามารถช่วยสนับสนุนชีวิตมนุษย์เมื่อเราออกไปนอกโลก” 

Dr Daly เสริมว่า "โครงการ Artemis ของ NASA กำลังตั้งเป้าที่จะสร้างฐานถาวรบนดวงจันทร์ หากพื้นผิวดวงจันทร์มีแหล่งกักเก็บน้ำที่คล้ายกันซึ่งมาจากลมสุริยะที่งานวิจัยนี้ค้นพบในอิโตกาวะ ก็จะเป็นตัวแทนของทรัพยากรมหาศาลและมีค่าที่จะช่วยให้บรรลุเป้าหมายนั้นได้”

บทความของทีมชื่อ 'Solar Wind Contribution's to the Earth's Oceans' เผยแพร่ใน ดาราศาสตร์ธรรมชาติ. 

นักวิจัยจาก University of Glasgow, Curtin University, University of Sydney, University of Oxford, University of Hawai'i at Mānoa, the Natural History Museum, Idha National Laboratory, Lockheed Martin, Sandia National Laboratories, NASA Johnson Space Center, มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย มหาวิทยาลัยนอร์เทิร์นแอริโซนา และมหาวิทยาลัยเพอร์ดู ล้วนมีส่วนสนับสนุนบทความนี้ 

พิมพ์ง่าย PDF & Email

เกี่ยวกับผู้เขียน

Linda S. Hohnholz

Linda Hohnholz เป็นบรรณาธิการบริหารของ eTurboNews เป็นเวลาหลายปี.
เธอชอบเขียนและใส่ใจในรายละเอียด
เธอยังรับผิดชอบเนื้อหาพรีเมียมและข่าวประชาสัมพันธ์ทั้งหมด

แสดงความคิดเห็น