Μετρήσεις του Rosetta ανατρέπουν θεωρία για τους ωκεανούς της Γης. Rosetta fuels debate on origin of Earth's oceans

Το νερό του πλανήτη μας δεν προέρχεται από κομήτες, αποκαλύπτουν οι επιστήμονες. Rosetta’s measurement of the deuterium-to-hydrogen ratio (D/H) measured in the water vapour around Comet 67P/Churyumov–Gerasimenko. The measurements were made using ROSINA’s DFMS double focusing mass spectrometer between 8 August and 5 September 2014. Deuterium is an isotope of hydrogen with an added neutron. The ratio of deuterium to hydrogen in water is a key diagnostic to determining where in the Solar System an object originated and in what proportion asteroids and/or comets contributed to Earth’s oceans. The graph displays the different values of D/H in water observed in various bodies in the Solar System. The data points are grouped by colour as planets and moons (blue), chondritic meteorites from the Asteroid Belt (grey), comets originating from the Oort cloud (purple) and Jupiter family comets (pink). Rosetta’s Jupiter-family comet is highlighted in yellow. Diamonds represent data obtained in situ; circles represent data obtained by astronomical methods. The lower part of the graph shows the value of D/H measured in molecular hydrogen in the atmosphere of the giant planets of the Solar System (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune) and an estimate of the typical value in molecular hydrogen for the protosolar nebula, from which all objects in our Solar System formed. The ratio for Earth’s oceans is 1.56 ×10–4 (shown as the blue horizontal line in the upper part of the graph). The value for Comet 67P/Churyumov–Gerasimenko is found to be 5.3 x 10–4, more than three times greater than for Earth’s oceans. The discovery fuels the debate on the origin of Earth’s oceans and whether asteroids or comets played the bigger role in delivering water. Image Credit: Spacecraft: ESA/ATG medialab; Comet: ESA/Rosetta/NavCam; Data: Altwegg et al. 2014 and references therein

Η θεωρία ότι το νερό της Γης προέρχεται από κομήτες αποδυναμώνεται από μετρήσεις της αποστολής Rosetta, οι οποίες δείχνουν ότι ο πάγος του κομήτη 67P διαφέρει από το θαλασσινό νερό.

Η μελέτη που δημοσιεύουν στο περιοδικό «Science» οι ερευνητές της αποστολής επιβεβαιώνει όσα είχαν γίνει ανεπίσημα γνωστά πριν από περίπου έναν μήνα.

O πάγος του κομήτη 67P περιέχει περισσότερο δευτέριο από ό,τι το θαλασσινό νερό. A four-image mosaic of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko using images taken by Rosetta’s navigation camera on Dec. 7 at a distance of 19.7 kilometers (12.2 miles) from the center of the comet. Credit: ESA/Rosetta/NAVCAM

Όπως αναφέρουν, η αναλογία των ισοτόπων του υδρογόνου στο νερό του κομήτη παρουσιάζει μεγάλη απόκλιση από την αντίστοιχη αναλογία του νερού της Γης.

Σύμφωνα με μια από τις επικρατέστερες θεωρίες για το σχηματισμό της υδρογείου, η νεογέννητη Γη ήταν τόσο καυτή ώστε το αρχικό νερό που περιείχε έβρασε και χάθηκε στο Διάστημα. Το νερό που καλύπτει σήμερα τα δύο τρίτα του πλανήτη πρέπει επομένως να ήρθε αργότερα, πιθανότατα από προσκρούσεις κομητών και αστεροειδών.

Οι πλανητολόγοι συνεχίζουν σήμερα να διαφωνούν για το ποια κατηγορία σωμάτων είχε μεγαλύτερη συμβολή στο σχηματισμό των ωκεανών.

Η θεωρία ότι οι κομήτες έπαιξαν το βασικό ρόλο έδειξε να ενισχύεται πριν από τρία χρόνια, όταν ανακαλύφθηκε ότι η αναλογία ισοτόπων υδρογόνου στον κομήτη Χάρτλεϊ-2 είναι σχεδόν ίδια με του θαλασσινού νερού.

Ανατροπή των δεδομένων

Illustration showing the two main reservoirs of comets in the Solar System: the Kuiper Belt, at a distance of 30–50 astronomical units (AU: the Earth–Sun distance) from the Sun, and the Oort Cloud, which may extend up to 50 000–100 000 AU from the Sun. Halley’s comet is thought to originate from the Oort Cloud, while 67P/Churyumov–Gerasimenko, the focus of ESA’s Rosetta mission, hails from the Kuiper Belt. It is now in a 6.5-year orbit around the Sun between the orbits of Earth and Mars at its closest and just beyond Jupiter at its furthest. Image Credit: ESA

Ο Χάρτλεϊ-2 πιστεύεται ότι σχηματίστηκε στην ίδια ζώνη του Ηλιακού Συστήματος από όπου προέρχεται ο 67P -τη λεγόμενη Ζώνη του Κάιπερ, έναν δακτύλιο παγωμένων σωμάτων πέρα από τις τροχιές των πλανητών. Θα περίμενε κανείς επομένως ότι οι δύο κομήτες θα είχαν και την ίδια σύσταση.

Αυτό όμως δεν επιβεβαιώνεται. Τα φασματόμετρα του Rosetta εξέτασαν τους υδρατμούς που πηγάζουν από τον 67P και μέτρησε την αναλογία δευτερίου-πρωτίου (D/H), δύο βασικών ισοτόπων υδρογόνου.

The different values of the deuterium-to-hydrogen ratio (D/H) in water observed in various bodies in the solar system. Credit: Data from Altwegg et al. 2014 and references therein

H αναλογία του κομήτη είναι τρεις φορές μεγαλύτερη από ό,τι στο νερό της Γης, αναφέρει τώρα η ομάδα της Κάθριν Άλτβεγκ, καθηγήτριας του Πανεπιστημίου της Βέρνης.

Δεδομένου ότι η αναλογία των ισοτόπων παραμένει σταθερή για δισεκατομμύρια χρόνια, τα ευρήματα οδηγούν σε δύο βασικά συμπεράσματα.

Πρώτον, οι κομήτες της κατηγορίας στην οποία ανήκουν ο 67P και ο Χάρτλεϊ-2 δεν μπορεί να σχηματίστηκαν όλοι στην ίδια περιοχή του Ηλιακού Συστήματος. Δεύτερον, τα ευρήματα διαψεύδουν τη θεωρία ότι όλο το νερό της Γης προέρχεται από κομήτες.

An image from Japan's Hayabusa probe shows asteroid Itokawa. Japan recently launched a second Hayabusa spacecraft that is meant to bring samples back from a different asteroid in 2020.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, βασικοί ύποπτοι για το νερό της Γης θα πρέπει τώρα να γίνουν οι αστεροειδείς. Οι διαστημικοί αυτοί βράχοι περιέχουν πολύ λιγότερο νερό από ό,τι οι κομήτες, υπάρχουν όμως σε πολύ μεγάλους αριθμούς, και θα μπορούσαν να είχαν φέρει όλο το νερό της υδρογείου.

Εξάλλου, μετρήσεις στους βράχους της Ζώνης των Αστεροειδών, ανάμεσα στις τροχιές του Άρη και του Δία, έχουν δείξει ότι η αναλογία των ισοτόπων υδρογόνου ταιριάζει με την αναλογία στους ωκεανούς της Γης.

Όπως λέει η δρ Άλτβεγκ, «τα ευρήματά μας αποκλείουν την ιδέα ότι οι κομήτες αυτής της κατηγορίας περιέχουν αποκλειστικά νερό σαν τους ωκεανούς της Γης, και δίνει νέα στήριξη στα μοντέλα που δίνουν έμφαση στους αστεροειδείς ως τον κύριο μηχανισμό μεταφοράς νερού για τους ωκεανούς της Γης».

Το Rosetta, μια αποστολή της ευρωπαϊκής διαστημικής υπηρεσίας ESA, θα συνεχίσει να ακολουθεί τον 67P σχεδόν μέχρι τα τέλη του 2015.