اكتشاف جديد يغير فهمنا لمياه الأرض القديمة

يقول باحثون إنهم اكتشفوا أدلة على أن الأرض في وقت مبكر كانت موطنًا للهيدروجين أكثر مما كان يُعتقد سابقًا، مما يشكك في المعتقدات السائدة حول أصول الماء وتطور كوكبنا.

حلل علماء من جامعة أكسفورد نوعًا نادرًا من النيازك يُعرف باسم كوندريت إنستاتيت. يعود تاريخ هذه الصخرة الفضائية إلى حوالي 4.6 مليار سنة مضت ويُعتقد أنها مشابهة في تركيبها للأرض في بداياتها، وفقًا لدراسة نُشرت يوم الأربعاء في مجلة إيكاروس.

وقد وجد الباحثون أن غالبية الهيدروجين الموجود في النيزك كان جوهرياً، بدلاً من أن يكون موجوداً بسبب التلوث، مما يشير إلى أن الأرض في وقت مبكر كانت موطناً لما يكفي من الهيدروجين للسماح بتكوين جزيئات الماء.

ويشكك هذا الاكتشاف في الاعتقاد السائد على نطاق واسع بأن الهيدروجين وصل إلى الأرض في الكويكبات التي قصفت ما كان في السابق كوكبًا صخريًا جافًا غير قادر على دعم الحياة.

"وقال المؤلف الرئيسي للدراسة توم باريت، وهو طالب دكتوراه في قسم علوم الأرض في جامعة أكسفورد، لشبكة سي إن إن يوم الأربعاء: "افترضنا أن الأرض لديها ماء اليوم بسبب سيناريو محظوظ تماماً حيث ضربتها هذه الكويكبات.

وأضاف: "لكن ما أثبتناه في هذه الدراسة هو أن المادة التي شكلت الأرض في البداية كانت تحتوي في الواقع على الكثير من الهيدروجين والأكسجين". "إن اكتشاف الهيدروجين في هذا النيزك يعني أن الأرض ربما كانت رطبة أو رطبة منذ تكوينها الأولي."

أما بالنسبة لسبب عدم اكتشاف مستويات الهيدروجين التي تم تحديدها في الدراسة سابقاً، فقد أوضح باريت أنه من الصعب قياس العنصر الكيميائي، خاصةً عند هذه التركيزات المنخفضة. وقال إن الكشف كان ممكناً فقط بفضل تقنية تُعرف باسم التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية القريبة من الحافة أو XANES.

Loading image...

وقال: "للقيام بذلك تحتاج إلى مسرع جسيمات". "هذا أشبه بمنشأة ضخمة ومكلفة حقًا، وقد كنا محظوظين جدًا لاستخدامها في هذه الدراسة. لكنها ليست بالضبط من نوع التجارب التي يمكنك القيام بها في المرآب."

من المحتمل أن تقلب الدراسة فهمنا للأرض في وقت مبكر، لكن اكتشاف الهيدروجين في النيزك لا يعني أن الحياة كانت ستتطور بالضرورة في وقت أقرب، كما قال باريت. وذلك لأن قابلية الكوكب للسكنى قد تعتمد على طريقة تطوره أكثر من اعتمادها على المادة التي تشكل منها، على حد قوله.

الهيدروجين على الأرض في وقت مبكر

قام فريق من العلماء في المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي بتحليل النيزك المعروف باسم LAR 12252 والذي تم جمعه في القارة القطبية الجنوبية. ووجدت الدراسة التي أجريت في أغسطس 2020 أن آثار الهيدروجين في الصخرة الفضائية تحتوي على الكوندرات، أو الأجسام الكروية الصغيرة، والمواد العضوية الموجودة بداخلها. غير أن البحث لم يشمل سوى جزء من الهيدروجين الموجود داخل النيزك.

ويعتقد الباحثون القائمون على الدراسة الجديدة أن المزيد من الهيدروجين يمكن أن يكون مرتبطاً بالكبريت داخل النيزك. واكتشف الفريق على نحو غير متوقع كبريتيد الهيدروجين داخل المصفوفة الدقيقة المحيطة مباشرة بالكوندريات، "في المتوسط 10 أضعاف" كبريتيد الهيدروجين الموجود في الأجسام الكروية، وفقًا للدراسة.

"لقد كنا متحمسين بشكل لا يصدق عندما أخبرنا التحليل أن العينة تحتوي على كبريتيد الهيدروجين - ولكن ليس في المكان الذي توقعناه!" قال باريت في بيان. "نظرًا لأن احتمال أن يكون مصدر كبريتيد الهيدروجين هذا ناشئًا عن تلوث أرضي منخفض جدًا، فإن هذا البحث يقدم دليلًا حيويًا لدعم النظرية القائلة بأن الماء على الأرض هو ماء أصلي - أي أنه نتيجة طبيعية لما يتكون منه كوكبنا."

دور ارتطامات الكويكبات والمذنبات

بعد ذلك، يخطط باريت لتحليل المزيد من النيازك في محاولة للتأكد من كمية الهيدروجين التي كانت موجودة على الأرض بالضبط، والكمية التي ربما تكون قد وصلت من مصادر خارجية.

قال المؤلف المشارك في الدراسة جيمس بريسون، وهو أستاذ مشارك في قسم علوم الأرض في جامعة أكسفورد، إن معرفة كيف أصبحت الأرض على ما هي عليه اليوم هو سؤال أساسي لعلماء الكواكب.

وقال: "نعتقد الآن أن المادة التي بنت كوكبنا - والتي يمكننا دراستها باستخدام هذه النيازك النادرة - كانت أكثر ثراءً بالهيدروجين مما كنا نعتقد سابقًا".

"يدعم هذا الاكتشاف فكرة أن تكوّن الماء على الأرض كان عملية طبيعية، وليس مجرد صدفة من الكويكبات المائية التي قصفت كوكبنا بعد تشكله."

وقال مات جينج، عالم الكواكب في إمبريال كوليدج لندن، الذي لم يشارك في الدراسة، لشبكة سي إن إن، إنه على الرغم من أن الدراسة "نتيجة مثيرة للاهتمام"، إلا أن الأدلة ليست كافية لإلغاء النظرية القديمة حول أصول الماء.

وقال إن النيزك المعني كان في القارة القطبية الجنوبية على الأرجح لمئات الآلاف من السنين، ومن المستحيل استبعاد احتمال أن يكون الهيدروجين قد تشكل خلال ذلك الوقت.

وقال جينج: "مجرد وجود احتمال يجعل الحجة أقل قوة".

أقر برايسون بأن النيزك كان على الأرجح على الأرض بالفعل لسنوات عديدة قبل أن يتم جمعه، لكنه يؤيد نتائج الدراسة.

وقال برايسون عبر البريد الإلكتروني ردًا على بيان جينج: "نعتقد أننا بذلنا كل جهد ممكن في سير عملنا التحليلي للتخفيف من تأثير المياه الأرضية على نتائجنا، ونعتقد أن بعضًا من إجمالي كمية (الهيدروجين) في النيزك يرجع إلى مياه الأرض (ربما حوالي 15%)".

"نحن نعتقد أيضًا أن بعض (الهيدروجين) لا يزال يأتي من الكويكبات والمذنبات، ولكننا نعتقد الآن أن هذه نسبة صغيرة من إجمالي (الهيدروجين) الموجود في جميع أنحاء كوكبنا. لذا، فإن تقييم مات لهذا النيزك له ما يبرره، لكننا سعينا جاهدين للتقليل من قلقه."