5 Minutės
Nauji įrodymai, kad Ryugu turėjo skystą vandenį
Mažas, 80 miligramų pavyzdys, pargabentas iš prie Žemės esančio asteroido Ryugu, atskleidė netikėtą Saulės sistemos vandeningos istorijos skyrių. Išsamūs geocheminiai tyrimai rodo, kad skystas vanduo kažkada cirkuliavo Ryugu protėjėlio viduje gerokai vėliau nei tradiciniai modeliai prognozavo — tai reiškia ilgalaikę hidrocheminę transformaciją mažuose, ledo turinčiuose protoplanetuose ir kelia naujų klausimų apie vandens tiekimą į ankstyvąją Žemę.
Mokslinis fonas: planetesimalės, įkaitimas ir vandens įtaka
Prieš tapdamas atskiru nuolaužų kaupiniu, Ryugu priklausė didesnei planetesimalei — mažam, ledui turinčiam statybiniam vienetui, susiformavusiam išorėje Saulės sistemos maždaug prieš 4,565 milijardo metų. Šie objektai susidarė iš dulkių ir ledo ir patyrė vidinį įkaitimą dėl trumpo gyvavimo radionuklidų skaidymosi, kurie gali ištirpinti užkastą ledą ir sukurti laikinius skysto vandens periodus.
Vandeninė veikla Ryugu ir jo protėjėlio viduje. (1) Ryugu protėjėlis susiformavo iš ledo ir dulkių. (2) Dėl trumpalaikio radioaktyvaus įkaitimo ledas ištirpo. (3) Atvėsus prisotintas vanduo vėl užšalo, susidarant tarplaukiniam ledui. (4) Po daugiau nei 1 milijardo metų smūgis sukėlė šilumą ir ribotą skysčio išsiskyrimą. (5) Maždaug prieš 5 milijonus metų Ryugu migravo iš pagrindinio juostos į prie Žemės orbitą ir nuo tada reikšmingai išgarino vandenį. (Iizuka ir kt., Nature 2025)
Naujasis tyrimas rodo, kad Ryugu protėjėlis nepasirodė esąs paprasčiausiai užšalęs ir inertiškas. Vietoje to skystas vanduo vėl pajudėjo jo viduje gerokai vėliau — maždaug po milijardo metų nuo pradinių formavimosi etapų — greičiausiai suaktyvintas smūgio, kuris sulaužė ir pašildė kūną. Šie trumpi, šilti skysčių epizodai, regis, judėjo per porėtą uolieną neišgaravę visiškai ir nepalikdami plačios apimties mineralinio perdengimo.
Metodai ir pagrindinis atradimas: lutetio‑hafnio izotopinė chemija
Tyrėjai savo interpretaciją grindė lutetis‑176 (176Lu) ir hafnis‑176 (176Hf) izotopine sistema, išsaugota pargabentame pavyzdyje. 176Lu radioaktyvus skaidymasis į 176Hf yra gerai ištirtas sausose, uždarose sistemose, tačiau sąveika su skystu vandeniu gali sutrikdyti šią sistemą, perskirstant elementus ir keičiant izotopinius santykius.
80 miligramų pavyzdžio analizė parodė 176Lu/176Hf santykį, kuris ryškiai skiriasi nuo santykių, matuotų tipiškose meteorituose, nukritusiuose į Žemę. Išskyrus alternatyvias paaiškinimo galimybes, autoriai padarė išvadą, kad vėlyvas, žemos temperatūros skysčių srautas sutrikdė Lu‑Hf izotopinę sistemą — tiesioginis cheminis įrodymas, kad vandeningi skysčiai cirkuliavo protėjėlio viduje ilgai po jo susidarymo.
„Tai buvo tikras siurprizas!“ sako geochemikas Tsuyoshi Iizuka iš Tokijo universiteto. „Radome, kad Ryugu išsaugojo beveik nepaliestą vandens aktyvumo įrašą — įrodymą, kad skysčiai judėjo per jo uolienas gerokai vėliau, nei tikėjomės.“
Pasekmės planetų moksle ir Žemės vandens balansui
Jei mažos planetesimalės, tokios kaip Ryugu protėjėlis, galėjo išlaikyti ir vėliau trumpam vėl mobilizuoti skystą vandenį milijardus metų po susidarymo, pasekmės yra dvi. Pirma, asteroidų fragmentai, pasiekę vidurinę Saulės sistemos dalį, galėjo gabenti daugiau skysto vandens, nei manyta anksčiau. Antra, smūgiai iš drėgnų asteroidų Žemės kaupimosi laikotarpiu galėjo pristatyti jauname planetei žymiai daugiau vandens nei įprasti sauso akmens modeliai prognozuoja — kai kuriais scenarijais galbūt du ar tris kartus daugiau.
Šis atradimas padeda spręsti ilgai užsitęsusią planetų mokslo problemą: matomą drėgmės stoką vidinėje ankstyvojoje Saulės sistemoje, palyginti su kiekiais, reikalingais Žemės vandenynams ir atmosferai užpildyti. Ryugu prisijungia prie vis didėjančio mažų kūnų sąrašo, kurių chemija rodo, kad ledo ir hidrato medžiagos buvo atsparesnės nei leido ankstesni modeliai.
Misijos kontekstas ir dabartinė Ryugu būklė
Hayabusa2, Japonijos kosmoso agentūros (JAXA) pavyzdžių sugrąžinimo misija, surinko ir pristatė Ryugu medžiagą į Žemę, suteikdama galimybę atlikti aukštos tikslumo laboratorinius tyrimus, kurie lėmė šias išvadas. Šiandien pats Ryugu yra palyginti išsausėjęs lyginant su savo senovine būsena — jis migravo iš pagrindinės juostos į prie Žemės orbitą maždaug prieš 5 milijonus metų ir nuo to laiko prarado didžiąją dalį vandens. Tyrimas publikuotas žurnale Nature.
Ekspertų įžvalga
Dr. Elena Morales, planetų mokslo specialistė Europos planetų institute (fikcinė), komentuoja: „Šie rezultatai primena, kad maži kūnai gali turėti netikėtai sudėtingą terminę ir cheminę istoriją. Tiesioginių izotopinių įrodymų apie vėlyvą skysčių tekėjimą radimas Ryugu medžiagoje rodo, kad panašūs procesai galėjo būti paplitę tarp planetesimalų — ir kad žaliavos Žemės vandenynams galėjo būti gausios ir mobilios, kai tam atėjo laikas. Būsimos pavyzdžių sugrąžinimo misijos ir kryptingi meteoritiniai tyrimai padės kiekybiškai įvertinti, kiek vandens šie kūnai iš tikrųjų pristatė."
Išvada
Parygintas Ryugu pavyzdys pateikia įtikinamų cheminių įrodymų, kad skystas vanduo cirkuliavo jo protėjėlio viduje gerokai vėliau nei manyta anksčiau. Sutrikdydami lutetis‑hafnio izotopinę sistemą, vėlyvo etapo skysčiai paliko tvirtą įrašą, keičiančią mūsų supratimą apie vandens išlaikymą ir transportavimą mažose ledo turinčiose masėse. Atrastas faktas sustiprina idėją, kad asteroidai galėjo būti svarbesnis Žemės pirminio vandens šaltinis nei leido įprasti modeliai, ir pabrėžia sugrąžintų pavyzdžių vertę skaitant Saulės sistemos ankstyvąją cheminię istoriją.
Šaltinis: sciencealert
Komentarai