19:16 2022-01-25
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Studiul sondează trecutul turbulent al planetei pentru a explica de unde provin oceanele
_ Studiul sondează trecutul turbulent al planetei pentru a explica de unde provin oceanele
Originea apei de pe planeta noastră este o întrebare fierbinte: apa are implicații imense pentru tectonica plăcilor, climă, originea vieții pe Pământ și posibila locuință a altor planete asemănătoare Pământului. Într-un studiu recent din Physical Review Letters, un profesor Skoltech și colegii săi chinezi sugerează un compus chimic care – deși acum dispărut – ar fi putut păstra apa adânc sub pământ în era violentă când coliziunile masive trebuie să fi evaporat apa de suprafață a Pământului.
Pe lângă faptul că este substanța extrem de importantă pentru originea vieții așa cum o cunoaștem, apa de suprafață este importantă pentru stabilizarea climei unei planete pe perioade lungi de timp, permițând evoluția. Chiar și cantități mici de apă adânc sub suprafață sunt cunoscute pentru a crește dramatic plasticitatea rocilor, care este esențială pentru tectonica plăcilor - un proces care modelează continentele și oceanele și provoacă cutremure și vulcanism. Dar, în ciuda importanței sale uriașe pentru evoluția planetelor stâncoase precum a noastră, nu știm de unde provine apa Pământului.
„Unii oameni de știință credeau că apa noastră a fost însămânțată de comete, dar această sursă pare să fie foarte limitat – compoziția izotopică a apei din comete este destul de diferită de cea de pe Pământ”, spune profesorul Artem R. Oganov de la Skoltech, care a fost coautor al studiului.
Dacă apa nu a venit de sus, trebuie să fi venit de jos, din adâncul mantalei sau chiar din miezul Pământului. Dar cum ar putea supraviețui primelor 30 de milioane de ani violenți din istoria Pământului, când planeta era foarte fierbinte și a fost bombardată neîncetat de asteroizi și chiar a suferit o coliziune catastrofală cu o planetă de dimensiunea Marte? Aceste procese trebuie să fi evaporat o parte din Pământ și ceea ce a rămas s-a topit la cel puțin câteva sute de kilometri mai jos, îndepărtând apa. Până acum, oamenii de știință nu cunoșteau un compus stabil care ar putea bloca atomii de hidrogen și oxigen în interiorul planetei suficient de mult timp și apoi să-i elibereze sub formă de apă.
Oganov a făcut echipă cu un grup de oameni de știință condus de profesorul Xiao. Dong de la Universitatea Nankai, China, și împreună au folosit metoda USPEX de predicție a structurii cristaline a lui Oganov pentru a descoperi un compus care se potrivește: hidrosilicat de magneziu, cu formula Mg2SiO5H2, care este peste 11% apă în greutate și este stabil la presiuni de peste 2 milioane de atmosfere și la temperaturi extrem de ridicate. Astfel de presiuni există în miezul Pământului. Dar toată lumea știe că miezul este o bilă de metal – în cea mai mare parte fier – așa că elementele care formează hidrosilicatul de magneziu pur și simplu nu sunt disponibile acolo, nu?
„Greșit. Nu exista miez la momentul respectiv. La începutul existența sa, Pământul avea o compoziție mai mult sau mai puțin uniform distribuită și fierului i-au trebuit aproximativ 30 de milioane de ani de când planeta s-a format pentru a se scurge în centrul său, împingând silicații în sus în ceea ce numim acum manta", explică Oganov. .
Aceasta înseamnă că timp de 30 de milioane de ani, o parte din apa Pământului a fost depozitată în siguranță sub formă de hidrosilicați la adâncimea nucleului actual. În acea perioadă, Pământul a rezistat celei mai grele faze de bombardament cu asteroizi. Până la formarea miezului, hidrosilicații au fost împinși în zone cu presiune mai mică, unde au devenit instabili și s-au descompus. Aceasta a produs oxidul de magneziu și silicatul de magneziu care alcătuiesc mantaua de astăzi și apă, care a început călătoria sa de 100 de milioane de ani la suprafață.
„Între timp, Pământul era lovit de asteroizi și chiar de o protoplanetă, dar apa era sigură, pentru că încă nu și-a făcut drum la suprafață”, adaugă Oganov.
Cercetătorii spun că studiul lor arată cât de greșite pot fi uneori intuițiile umane. Nimeni nu s-a gândit la silicați la presiunea miezului, deoarece se presupunea că atomii constituenți nu ar fi fost găsiți acolo. Și chiar și atunci, oamenii nu s-ar fi așteptat ca un hidrosilicat să fie stabil în condițiile de bază, deoarece se credea că temperaturile și presiunile extreme „strâng” apa din mineral. Cu toate acestea, modelarea precisă bazată pe mecanica cuantică a dovedit contrariul.
„Este, de asemenea, o poveste despre modul în care un material care a existat pentru o scurtă clipă pe scara temporală planetară a avut un impact masiv asupra evoluției Pământului”, spune cercetătorul în materiale. pe. „Acest lucru este contrar gândirii geologice obișnuite, dar dacă ne gândim la asta, un biolog evoluționist, pentru care o mare parte din ceea ce vedem astăzi a evoluat din specii dispărute, nu ar fi surprins, nu-i așa?”
Noua ipoteză a originii apei are implicații și pentru alte corpuri cerești. „Marte, de exemplu, este prea mic pentru a produce presiuni necesare pentru a stabiliza hidrosilicatul de magneziu”, spune Oganov. „Acest lucru explică de ce este atât de uscat și înseamnă că orice apă există pe Marte, probabil că provine de la comete.”
Sau, luați în considerare planetele din afara sistemului nostru solar. „Pentru a fi locuibilă, o exoplanetă trebuie să aibă o climă stabilă, care necesită atât continente, cât și oceane. Deci trebuie să existe apă, dar nu prea multă”, adaugă Xiao Dong. „Exista o estimare că, pentru ca o planetă asemănătoare Pământului de orice dimensiune să fie locuibilă, nu ar trebui să aibă mai mult de 0,2% apă din greutate. Rezultatele noastre sugerează că pentru planetele mari asemănătoare Pământului, numite „super-Pământ”, Povestea este probabil diferită: pe astfel de planete, presiunile care stabilizează hidrosilicatul de magneziu trebuie să existe chiar și în afara nucleului, blocând cantități mari de apă la nesfârșit. Ca urmare, super-Pământurile pot avea un conținut de apă mult mai mare și susțin totuși existența expuse. continente.”
Are chiar și implicații pentru magnetosfera unei planete. "La temperaturi de peste 2.000 de grade Celsius, hidrosilicatul de magneziu va conduce electricitatea, protonii de hidrogen servind drept purtători de sarcină. Aceasta înseamnă că hidrosilicatul nostru va contribui la câmpurile magnetice ale super-Pământului", explică Oganov, adăugând că lista de consecințe. a noii ipoteze continuă și mai departe.
Comentarii:
Adauga Comentariu