Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης εντόπισε κρίσιμες αποδείξεις που ανατρέπουν τις επικρατούσες θεωρίες για την προέλευση του νερού στη Γη. Χρησιμοποιώντας έναν σπάνιο τύπο μετεωρίτη, γνωστό ως εστατίτης χονδρίτης (enstatite chondrite), του οποίου η χημική σύσταση είναι ανάλογη με εκείνη της πρώιμης Γης πριν από περίπου 4,55 δισεκατομμύρια χρόνια, οι επιστήμονες εντόπισαν μια σημαντική πηγή υδρογόνου, βασικό συστατικό για το σχηματισμό μορίων νερού.
Καθοριστικής σημασίας είναι το γεγονός ότι το υδρογόνο που ανιχνεύθηκε σε αυτό το υλικό αποδείχθηκε ότι ήταν εγγενές και όχι αποτέλεσμα επιμόλυνσης. Το εύρημα αυτό υποδηλώνει ότι τα αρχέγονα υλικά από τα οποία σχηματίστηκε ο πλανήτης μας ήταν πολύ πιο πλούσια σε υδρογόνο απ’ ό,τι πίστευαν μέχρι σήμερα οι επιστήμονες. Χωρίς υδρογόνο, το οποίο αποτελεί βασικό δομικό στοιχείο του νερού, η Γη δεν θα μπορούσε να αναπτύξει τις απαραίτητες συνθήκες για την εμφάνιση και τη διατήρηση της ζωής.
Η προέλευση του υδρογόνου — και κατ’ επέκταση του νερού — στη Γη αποτελεί εδώ και δεκαετίες αντικείμενο έντονης επιστημονικής διαμάχης. Η κυρίαρχη θεωρία μέχρι σήμερα υποστήριζε ότι το απαραίτητο υδρογόνο μεταφέρθηκε στη Γη μέσω αστεροειδών που προσέκρουσαν στον πλανήτη κατά τα πρώτα 100 εκατομμύρια χρόνια της ύπαρξής του. Τα νέα όμως ευρήματα έρχονται σε σύγκρουση με αυτή την άποψη, υποδεικνύοντας ότι η Γη διέθετε από την αρχή το υδρογόνο που απαιτούνταν για τη δημιουργία του νερού.
Η ερευνητική ομάδα ανέλυσε τη στοιχειακή σύσταση ενός συγκεκριμένου μετεωρίτη, με την ονομασία LAR 12252, που είχε συλλεχθεί αρχικά από την Ανταρκτική. Για την ανάλυση χρησιμοποιήθηκε η φασματοσκοπική τεχνική X-Ray Absorption Near Edge Structure (XANES), η οποία πραγματοποιήθηκε στη μονάδα σύγχροτρον Diamond Light Source στο Χάργουελ της Οξφόρδης.
Προηγούμενη μελέτη, με επικεφαλής γαλλική ερευνητική ομάδα, είχε εντοπίσει ίχνη υδρογόνου στον μετεωρίτη, κυρίως μέσα σε οργανικά υλικά και σε άμορφα (μη κρυσταλλικά) τμήματα των χονδρίλων — μικροσκοπικών, σφαιρικών δομών διαμέτρου λίγων χιλιοστών που απαντώνται εντός του μετεωρίτη. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου παρέμενε ανεξήγητο: δεν ήταν σαφές αν το στοιχείο αυτό ήταν εγγενές στο μετεωρίτη ή αν είχε προστεθεί λόγω μόλυνσης από το περιβάλλον της Γης.
Η ομάδα της Οξφόρδης υπέθεσε ότι σημαντικές ποσότητες υδρογόνου ίσως συνδέονταν με το άφθονο θείο του μετεωρίτη. Χρησιμοποιώντας τη δέσμη ακτίνων Χ του σύγχροτρον, εξέτασαν λεπτομερώς τη δομή του μετεωρίτη για να ανιχνεύσουν ενώσεις που περιείχαν θείο. Στην αρχική φάση της ανάλυσης, εστίασαν στα άμορφα μέρη των χονδρίλων, όπου είχε προηγουμένως εντοπιστεί υδρογόνο. Όμως, όταν τυχαία ανέλυσαν την περιοχή ακριβώς έξω από ένα τέτοιο χονδρίλιο —μια μήτρα από εξαιρετικά λεπτόκοκκο υλικό (διαμέτρου κάτω του ενός μικρομέτρου)— έκαναν μια απρόσμενη ανακάλυψη: η μήτρα ήταν εξαιρετικά πλούσια σε υδρόθειο (H₂S).
Η ανάλυση έδειξε ότι η ποσότητα υδρογόνου στη μήτρα ήταν πέντε φορές μεγαλύτερη από αυτήν των άμορφων τμημάτων. Το στοιχείο αυτό ήταν απουσία ή εξαιρετικά σπάνιο σε άλλες περιοχές του μετεωρίτη, όπου υπήρχαν ρωγμές ή εμφανή ίχνη επίγειας μόλυνσης, όπως η παρουσία σκουριάς. Το γεγονός αυτό καθιστά εξαιρετικά απίθανο τα ανιχνευθέντα υδρογονούχα θειούχα στοιχεία να προήλθαν από τη Γη.
Η Γη γεννήθηκε με το νερό της: Νέα μελέτη στηρίζει ότι το υδρογόνο υπήρχε εξαρχής στα «δομικά της υλικά»
Δεδομένου ότι ο πρωτοπλανήτης Γη σχηματίστηκε από υλικό παρόμοιο με τους εστατίτες χονδρίτες, τα ευρήματα της ομάδας του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης υποδηλώνουν ότι η Γη είχε ήδη συσσωρεύσει επαρκείς ποσότητες υδρογόνου πριν δεχθεί προσκρούσεις από αστεροειδείς. Αυτό αρκεί για να εξηγηθεί η σημερινή αφθονία νερού στον πλανήτη μας — χωρίς να απαιτείται πλέον η θεωρία της εξωγενής προέλευσης του υδρογόνου.
Ο Τομ Μπάρετ, υποψήφιος διδάκτορας στο Τμήμα Γεωεπιστημών του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης και επικεφαλής της μελέτης, δήλωσε:
«Ενθουσιαστήκαμε όταν η ανάλυση αποκάλυψε την ύπαρξη υδροθείου – απλώς όχι στο σημείο που περιμέναμε! Δεδομένου ότι είναι εξαιρετικά απίθανο αυτό το υδρόθειο να προέρχεται από επίγεια μόλυνση, η έρευνά μας παρέχει ισχυρές ενδείξεις ότι το νερό της Γης είναι εγγενές, ότι αποτελεί φυσικό αποτέλεσμα της σύστασης του ίδιου του πλανήτη.»
Ο αναπληρωτής καθηγητής Τζέιμς Μπράισον, συν-συγγραφέας της μελέτης, πρόσθεσε:
«Ένα από τα πιο θεμελιώδη ερωτήματα για την πλανητική επιστήμη είναι πώς η Γη έφτασε να έχει τη μορφή που έχει σήμερα. Πλέον πιστεύουμε ότι το υλικό που την οικοδόμησε — όπως αποκαλύπτουν αυτοί οι σπάνιοι μετεωρίτες — ήταν πολύ πιο πλούσιο σε υδρογόνο απ’ ό,τι πιστεύαμε. Αυτό στηρίζει την άποψη ότι ο σχηματισμός νερού ήταν φυσική διαδικασία και όχι τυχαίο αποτέλεσμα βομβαρδισμού από υδαρούς αστεροειδείς.»
Η μελέτη με τίτλο «The source of hydrogen in Earth’s building blocks» δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Icarus.
Υποσημείωση – Τι είναι η φασματοσκοπία XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure):
Η φασματοσκοπία XANES είναι μια εξειδικευμένη τεχνική που επιτρέπει την ταυτοποίηση των στοιχείων που περιέχονται σε ένα υλικό, καθώς και την κατανόηση της χημικής τους κατάστασης. Η μέθοδος βασίζεται στη χρήση ακτίνων Χ που προσπίπτουν πάνω στο δείγμα. Τα άτομα του δείγματος απορροφούν την ενέργεια με τρόπο που εξαρτάται από:
-
το ίδιο το στοιχείο,
-
τη χημική του μορφή (π.χ. αν είναι οξείδιο, θειούχο, κ.ά.),
-
και το είδος των χημικών δεσμών που σχηματίζει με τα υπόλοιπα άτομα.
Με αυτόν τον τρόπο, οι επιστήμονες μπορούν όχι μόνο να ανιχνεύσουν την παρουσία ενός στοιχείου, αλλά και να προσδιορίσουν με ακρίβεια την ένωση στην οποία συμμετέχει και το περιβάλλον του μέσα στο υλικό.
