Kdy se na Zemi objevila voda? Možná už před vznikem Měsíce

Až do doby zhruba před deseti roky se astronomové domnívali, že mají docela dobrou představu o tom, jak Země začala společnou existenci s Měsícem. Avšak pozdější a mnohem přesnější měření všechno změnila a vědci se stále potýkají s vyřešením tohoto problému. Jako součást nové práce vědecký tým, jehož členem byl i kosmochemik Nicolas Dauphas z University of Chicago, uskutečnil doposud největší výzkum izotopů kyslíku v měsíčních horninách a objevil malé, ale měřitelné, rozdíly ve složení Měsíce a Země.

V článku publikovaném 28. 3. 2018 v časopise Science Advances vědci navrhují, že Země získala většinu své vody v průběhu hlavní etapy svého růstu, ještě před obří kolizí s protoplanetou velikosti Marsu – což ale odporuje dosavadní teorii.

Převažující teorie týkající se původu Měsíce je založena na úvaze, že protoplaneta velikosti Marsu narazila do vznikající Země, čímž došlo k vyvržení materiálu z obou těles, který se poměrně brzy spojil a vytvořil souputníka naší planety.

Mnoho teorií se týká toho, jak se voda objevila na Zemi a předpokládá, že její většina zde byla dopravena při srážkách s asteroidy a kometami v pozdější době. V této nové práci vědci představili důkazy podporující všeobecně přijímanou teorii, které se s ní ale zcela neshodují ve všech ohledech.

Země získala pouze nepatrnou část měsíční horniny a Měsíc naopak obdržel více hmoty ze Země, avšak hlavně se ve skutečnosti jednalo o velmi podobná tělesa, neboť impaktor vznikl ze stejného materiálu jako Země, téměř ve stejné vzdálenosti od Slunce. Dřívější měření – z nichž mnoho uskutečnil geochemik Robert Clayton z University of Chicago – neměly dostačující přesnost k odlišení Země od Měsíce.

TIP:   Čína představila rover pro průzkum odvrácené strany Měsíce

Avšak v uplynulém desetiletí – vysvětluje Nicolas Dauphas – se stalo jasné, že tento obraz není zcela správný. Chemické prvky se mohou vyskytovat v různém uspořádání (jedná se o tzv. izotopy), a ty poskytly vědcům klíč k určení původu horniny. Jak se metody měření izotopů zlepšovaly, vědci objevili zarážející podobnosti mezi Měsícem a Zemí. Jednalo se především o problém pro převládající teorii vzniku Měsíce, protože velmi nepravděpodobné izotopy byly přesně totožné pro dva náhodné objekty ve Sluneční soustavě.

Jednou z teorií vysvětlujících odpovídající izotopy byla představa, ve které se proto-Země zcela vypařila v důsledku jednoho či více obřích impaktů a Země i Měsíc se zformovaly z vytvořeného oblaku. Avšak jedna z hlavních nejasností je, že vědci dospěli k odlišným závěrům o tom, že v lunárních a pozemských horninách se nacházejí různé izotopy kyslíku. Při hledání jasného východiska vědci měřili izotopy kyslíku v lunárních i pozemských horninách s nebývale vysokou přesností. Zjistili velmi malé, avšak detekovatelné rozdíly mezi izotopy.

Všeobecně přijímaná teorie je, že Země oplývala hojností vody až v období po velkém impaktu, kdy velký počet těles obsahujících vodu narážel do zemského povrchu v podobě meteoritů. Voda se zde tedy objevila až po tom, co Země zcela dokončila svůj růst. Avšak pokud většina pozemské vody byla doručena na povrch naší planety při pozdějších dopadech meteoritů, mělo by se to ukázat jako větší rozdíl izotopů kyslíku, než jaký vědci naměřili – protože vodonosné meteority obsahují různorodou směsicí izotopů kyslíku.

Vědci informují, že izotopy kyslíku v měsíčních a pozemských horninách však jsou pozoruhodně podobné – zjistili pouze 3 až 4 ppm (parts per million = milióntina celku) rozdílu mezi nimi. Tento objev podporuje teorii, že se Měsíc zrodil z materiálu vyvrženého ze Země v důsledku kolize s velkou protoplanetou. Avšak je v protikladu k představě, že voda byla dopravena na Zemi kometami a asteroidy, protože pokud by pocházela z těchto zdrojů, její izotopové složení by bylo odlišné od tohoto zjištění v měsíčních horninách.

Tudíž většina vody, která byla přítomna na proto-Zemi zřejmě přežila zmiňovaný velký impakt, což naznačuje, že nemohla vzniknout někde jinde. Z publikovaného modelu vyplývá, že pouhých 5 až 30 % veškeré vody na Zemi bylo na její povrch dopraveno při dopadech meteoritů v období po obří kolizi.

Otázka, jak planety získaly vodu, je zajímavá z mnoha důvodů včetně výzkumu vzdálených exoplanet, které mohou mít vodu na svém povrchu – a tedy i podobný typ života.

Zdroj: Hvězdárna Valašské Meziříčí, (SciTechDaily, PHYS.ORG), autor: František Martínek, foto: NASA/JPL, Nicolas Dauphas. Doporučený odkaz: Oxygen isotopic evidence for accretion of Earth’s water before a high-energy Moon-forming giant impact