5 Minuten
Nauji įrodymai, kad Ryugu turėjo skysto vandens
Iš arti Žemės esančio asteroido Ryugu grąžintas mažas, 80 miligramų mėginys atskleidė netikėtą Saulės sistemos vandens istorijos epizodą. Išsami geocheminė analizė rodo, kad skystas vanduo kartą cirkuliavo Ryugu pirmtako korpuse gerokai vėliau nei numatė įprasti modeliai — tai reiškia ilgesnį vandens sukeltų cheminių pokyčių laikotarpį mažose, ledinėse proplanetėse ir kelia naujų klausimų apie vandens atgabenimą į ankstyvąją Žemę.
Mokslinis fonas: planetesimalai, įšilimas ir vandens sukeltos cheminės transformacijos
Prieš tapdamas fragmentuotos uolienos krūva, Ryugu priklausė didesniam planetesimalui — mažam, lediniam statybiniam vienetui, susiformavusiam Saulės sistemos išorėje maždaug prieš 4,565 milijardo metų. Tokie kūnai susidarė iš dulkių ir ledo ir buvo kaitinami trumpalaikio radioaktyvaus skilimo šiluma, kuri galėjo ištirpinti paslėptą ledą ir suformuoti trumpalaikį skystą vandenį.
Vandeninė veikla Ryugu ir jo pirmtako. (1) Ryugu pirmtakas susidarė iš ledo ir dulkių. (2) Dėl trumpalaikio radioaktyviojo šilumos skilimo ledas ištirpo. (3) Atvėsus prisotintas vanduo vėl užšalo, susidarant tarplaukiniam ledui. (4) Po daugiau nei 1 milijardo metų smūgis sukėlė šilumą, dėl kurios ribotai išsiskyrė skystis. (5) Apie prieš 5 milijonus metų Ryugu migravo iš pagrindinio juostos į artimą Žemei orbitą ir nuo to laiko žymiai išsiskyrė vandeniu. (Iizuka et al., Nature 2025)
Naujas tyrimas rodo, kad Ryugu pirmtakas ne tik užšalo ir liko neaktyvus. Vietoj to, skystas vanduo buvo vėl mobilizuotas jo viduje gerokai vėliau — maždaug milijardą metų po pradinės formacijos — tikėtina dėl smūgio, kuris susprogdino ir įkaitino kūną. Šie šilti, trumpalaikiai skystų terpės epizodai, atrodo, slinko per porėtą uolieną nevisiškai išgaruodami ir nepalikdami plataus masto mineralinio perdengimo.
Metodai ir pagrindinis atradimas: lutetio‑hafnio chemija
Mokslininkai savo interpretaciją grindė lutetio‑176 (176Lu) ir hafnio‑176 (176Hf) izotopiniu santykiu, išsaugotu grąžintame mėginyje. 176Lu skilimas į 176Hf radioaktyvumo keliu yra gerai aprašytas sausuose, uždaruose sistemose, tačiau sąveika su skystu vandeniu gali sutrikdyti šią sistemą, perskirstydama elementus ir keičiant izotopinius santykius.
80 miligramų mėginio analizės parodė 176Lu/176Hf santykį, kuris stipriai skiriasi nuo tipinių ant Žemės nukritusių meteoritų santykių. Išskyrus alternatyvias paaiškinimo versijas, autoriai padarė išvadą, kad vėlyvas, žemos temperatūros skysčių tekėjimas sutrikdė Lu‑Hf izotopinę sistemą — tiesioginis cheminis įrodymas, kad vandens terpės cirkuliavo pirmtako viduje žymiai vėliau nei manyta anksčiau.
„Tai buvo tikras siurprizas!“ — sako geochemikas Tsuyoshi Iizuka iš Tokijo universiteto. „Radome, kad Ryugu išsaugojo švarų vandens aktyvumo įrašą — įrodymą, kad skysčiai judėjo per jo uolienas gerokai vėliau, nei tikėjomės.“
Pasekmės planetologijai ir Žemės vandens biudžetui
Jei mažieji planetesimalai, tokie kaip Ryugu pirmtakas, galėjo išlaikyti ir trumpam vėl mobilizuoti skystą vandenį milijardus metų po formavimosi, pasekmės yra dviem aspektais reikšmingos. Pirma, asteroidų fragmentai, pasiekę vidinę Saulės sistemos dalį, galėjo gabenti daugiau skysto vandens nei manyta anksčiau. Antra, smūgiai nuo „šlapių“ asteroidų Žemės formavimosi laikotarpiu galėjo pristatyti jaunu planetai žymiai daugiau vandens nei numato tradiciniai sauso akmens modeliai — kai kuriose situacijose galbūt du–tris kartus daugiau.
Šis atradimas padeda spręsti ilgai trunkančią planetologijos problemą: regimą sausumą ankstyvajame vidiniame Saulės sistemos regione, palyginti su tomis vandens apimtimis, kurios būtų reikalingos Žemės vandenynams ir atmosferai užuomazgoti. Ryugu prisijungia prie vis didėjančio mažų kūnų sąrašo, kurių cheminių požymių sąsajos rodo, kad ledinės ir hidratuotos medžiagos buvo atsparesnės, nei leido ankstesni modeliai.
Misinės kontekstas ir dabartinė Ryugu būsena
Hayabusa2, Japonijos kosminių tyrimų agentūros (JAXA) mėginių grąžinimo misija, surinko ir pristatė Ryugu medžiagą į Žemę, suteikdama galimybę aukštos tikslumo laboratoriniams tyrimams, kurie lėmė šias išvadas. Šiandien pats Ryugu yra dehidratuotas palyginti su savo senovine būsena: jis migravo iš pagrindinės asteroidų juostos į artimą Žemei orbitą maždaug prieš 5 milijonus metų ir nuo to laiko reikšmingai neteko vandens. Tyrimas publikuotas leidinyje Nature.
Eksperto įžvalga
Dr. Elena Morales, planetologė Europos planetologijos institute (fiktinis), komentuoja: „Šie rezultatai primena, kad maži kūnai gali turėti netikėtai sudėtingą terminę ir cheminę istoriją. Tiesioginio izotopinį įrodymo apie vėlyvą skysčių tekėjimą Ryugu medžiagoje radimas rodo, kad panašūs procesai galėjo būti paplitę tarp planetesimalų — ir kad žaliavos Žemės vandenims galėjo būti gausios ir mobilios, kai tam atėjo laikas. Būsimi mėginių grąžinimai ir tikslingi meteoritiniai tyrimai padės kiekybiškai įvertinti, kiek vandens šie kūnai iš tiesų pristatė.“
Išvados
Ryugu grąžintas mėginys pateikia stiprų cheminį įrodymą, kad skystas vanduo cirkuliavo jo pirmtako viduje gerokai vėliau, nei manyta anksčiau. Sutrikdydami lutetio‑hafnio izotopinę sistemą, vėlyvos stadijos skysčiai paliko tvarų įrašą, kuris keičia mūsų supratimą apie vandens išsaugojimą ir transportą mažuose lediniuose kūnuose. Šis atradimas stiprina idėją, kad asteroidai galėjo būti svarbesnis Žemės pirminio vandens šaltinis nei leido manyti standartiniai modeliai, ir pabrėžia grąžintų mėginių vertę skaitant Saulės sistemos ankstyvąją cheminę istoriją.
Quelle: sciencealert
Kommentare