A Föld forró képződménye megoldhatja a vízhiány rejtélyét

A Föld valószínűleg a Naprendszer egy melegebb, szárazabb részén alakult ki, mint azt korábban gondolták, ami megmagyarázhatja bolygónk rejtélyes vízhiányát - számol be egy új tanulmány.

A tanulmány szerint újonnan kialakuló Naprendszerünk „hóvonala” – az a zóna, amelyen túl 4.5 milliárd évvel ezelőtt a jeges vegyületek kondenzálhattak – valójában sokkal távolabb volt a Naptól, mint ahogy azt az uralkodó elmélet jósolja.

"A szabványos akkréciós korongos modellel ellentétben az elemzésünkben szereplő hóvonal soha nem vándorol a Föld pályáján belül" - mondta Mario Livio, a baltimore-i Space Telescope Science Institute (STScI) társszerzője.

"Ehelyett távolabb marad a Naptól, mint a Föld pályája, ami megmagyarázza, hogy Földünk miért száraz bolygó" - tette hozzá Livio. „Valójában a modellünk azt jósolja, hogy a többi legbelső bolygó – a Merkúr, a Vénusz és a Mars – is viszonylag száraz. ” [Fotótúra a bolygókról]

A Föld száraz bolygó?

Furcsán hangozhat a Földre utalva – hatalmas óceánjaival, hatalmas folyóival és sarki jégsapkáival –, mint egy száraz bolygóra. A víz azonban bolygónk tömegének kevesebb mint 1 százalékát teszi ki, és ennek az anyagnak a nagy részét valószínűleg üstökösök és aszteroidák szállították a Föld kialakulása után.

A tudósokat régóta zavarja bolygónk relatív vízhiánya, különösen azért, mert úgy gondolják, hogy a Föld összeállt a vízben gazdag anyagoktól a hóhatáron túl.

A hóhatár jelenleg a Mars és a Jupiter közötti aszteroidaöv közepén fekszik, de a hagyományos modellek szerint sokkal közelebb volt a Naphoz 4.5 milliárd évvel ezelőtt, amikor a Föld és a többi bolygó formát öltött.

"Ha a hóhatár a Föld pályáján volt, amikor bolygónk kialakult, akkor jeges testnek kellett volna lennie" - mondta Rebecca Martin, az STScI társszerzője. „Az olyan bolygók, mint az Uránusz és a Neptunusz, amelyek a hóhatáron túl alakultak ki, több tíz százalék vízből állnak. De a Földön nincs sok víz, és ez mindig is rejtély volt.”

Az új tanulmány, amelyet a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban publikáltak, segíthet megoldani a rejtélyt.

A hóhatár mozgatása

A 4.5 milliárd évvel ezelőtti események uralkodó modelljében az újszülött napunk körüli protoplanetáris korong teljesen ionizált volt – ami azt jelenti, hogy a régió elektronjait az erős napsugárzás leválasztotta szülőatomjairól.

A korong anyaga a napra esett, az elmélet szerint felmelegíti a lemezt. Kezdetben a hóhatár messze volt csillagunktól, talán 1 milliárd mérföldre (1.6 milliárd kilométerre) vagy többre. (A Föld 93 millió mérföldnyire, azaz 150 millió km-re kering a Nap körül.)

De idővel a modell szerint a protoplentáris lemezből kifogyott az anyag és lehűlt. Ennek eredményeként a hóhatár befelé mozdult el, túlhaladva a Föld pályáján, mielőtt bolygónk kialakulhatott volna.

De Martin és Livio talált néhány lehetséges problémát ezzel a forgatókönyvvel. Konkrétan azt mondják, hogy a fiatal csillagok körüli protoplanetáris korongok nem teljesen ionizáltak.

"A nagyon forró tárgyak, például a fehér törpék és a röntgenforrások elegendő energiát szabadítanak fel akkréciós korongjuk ionizálásához" - mondta Martin. "A fiatal csillagok azonban nem rendelkeznek elegendő sugárzással vagy elegendő beömlő anyaggal ahhoz, hogy biztosítsák a szükséges energetikai ütést a korongok ionizálásához."

Holt zóna a lemezen

Ha a naprendszerünk korongját nem ionizálták volna, akkor anyaga nem került volna a fiatal nap felszínére – mondták a kutatók. Ehelyett a gáz és a por egyszerűen keringett volna a csillagunk körül anélkül, hogy befelé mozdulna, és úgynevezett „holt zónát” hoztak volna létre a korongban.

Ez a holt zóna dugóként működött volna, megakadályozva, hogy az anyag a Nap felé vándoroljon. Gáz és por halmozódott fel a holt zónában, növelve a sűrűségét, és a gravitációs összenyomás hatására felmelegedett.

Ez a folyamat viszont felmelegítette volna a dugón kívüli területet, elpárologtatta volna a jeges anyagot és szárazanyaggá változtatta volna. Ebben a melegebb régióban alakult ki a Föld, amelynek szárazanyaga bolygónk építőkövei lett az új tanulmány szerint.

Bár ez az új modell megmagyarázhatja a Föld relatív vízhiányát, nem szabad kiterjeszteni az összes újonnan kialakuló bolygórendszerre, mondták a kutatók.

"A korongon belüli körülmények csillagonként változnak, és a véletlen, mint bármi más, meghatározta Földünk pontos végeredményét" - mondta Livio.