Asal usul air Bumi dipertanyakan

Air bumi mungkin berasal dari asteroid dan gas yang tersisa dari pembentukan Matahari menurut penelitian baru. Penemuan ini memiliki implikasi mendalam bagi asal usul kehidupan di Bumi dan kemungkinan kehidupan di tempat lain di Semesta.

Studi yang dipublikasikan dalam Journal of Geophysical Research: Planets, meragukan kepercayaan yang sebelumnya dimiliki sumber air Bumi dengan menyarankan bahwa hidrogen yang terdiri dari sebagian besar molekul air mungkin berasal dari nebula matahari, awan gas dan debu. tersisa dari formasi bintang kita.

model sebelumnya telah menyarankan bahwa air Bumi dikirim melalui dampak asteroid

Model-model sebelumnya telah menghubungkan air yang ditemukan di Bumi dengan yang ditemukan di asteroid yang menyiratkan bahwa sebagian besar air yang dikirim ke permukaan planet adalah akibat dampak dari benda-benda ini. Rasio deuterium, isotop hidrogen yang lebih berat, dalam air laut mirip dengan rasio yang ditemukan pada asteroid. Para ilmuwan secara tradisional menggunakan metode melacak hidrogen untuk menemukan asal-usul air hanya karena itu adalah unsur paling melimpah di alam semesta.

Cakrawala bumi seperti yang terlihat di atas Stasiun Luar Angkasa Internasional (NASA)

Untuk melakukan penyelidikan, tim yang dipimpin oleh Peter Buseck, Profesor Bupati di Sekolah Eksplorasi Bumi dan Luar Angkasa dan Sekolah Ilmu Molekuler di Arizona State University, mengambil pendekatan yang berbeda.

Steven Desch, seorang profesor astrofisika di School of Earth and Space Exploration di Arizona State University di Tempe, Arizona dan rekan penulis studi baru ini, menjelaskan: “Ketika orang mengukur rasio [deuterium-hidrogen] dalam air laut dan mereka melihat bahwa itu cukup dekat dengan apa yang kita lihat di asteroid, selalu mudah untuk percaya itu semua berasal dari asteroid. "

Para penulis makalah ini melangkah lebih jauh, menunjukkan bahwa hidrogen di lautan bumi tidak mewakili hidrogen di seluruh planet ini. Sampel hidrogen dari jauh di dalam Bumi, dekat dengan batas antara inti dan mantel, memiliki deuterium lebih sedikit, menunjukkan hidrogen ini mungkin tidak berasal dari asteroid. Gas mulia helium dan neon, dengan tanda tangan isotop yang diwarisi dari nebula matahari, juga telah ditemukan di mantel Bumi.

Model teoretis baru mereka bertujuan untuk menjelaskan perbedaan-perbedaan ini.

Model Baru Asal Bumi

Menurut model baru yang disarankan di koran, beberapa miliar tahun yang lalu, asteroid besar yang tergenang air mulai berkembang menjadi planet-planet sementara nebula matahari masih berputar-putar di sekitar Matahari.

Asteroid ini, yang dikenal sebagai embrio planet, bertabrakan dan tumbuh dengan cepat. Akhirnya, tabrakan memperkenalkan energi yang cukup untuk melelehkan permukaan embrio terbesar ke samudera magma. Embrio terbesar ini akhirnya akan menjadi Bumi.

Konsepsi seniman tentang debu dan gas yang mengelilingi sistem planet yang baru terbentuk (NASA)

Gas-gas dari nebula matahari, termasuk hidrogen dan gas-gas mulia, ditarik oleh embrio besar yang tertutup magma untuk membentuk atmosfer awal. Hidrogen nebula, yang mengandung lebih sedikit deuterium dan lebih ringan dari hidrogen asteroid, dilarutkan ke dalam besi cair samudera magma.

Melalui proses yang disebut fraksinasi isotop, hidrogen ditarik ke arah pusat Bumi yang muda. Hidrogen, yang tertarik pada besi, dikirim ke inti oleh logam, sementara banyak isotop yang lebih berat, deuterium, tetap berada di magma yang akhirnya didinginkan dan menjadi mantel, menurut penulis penelitian. Dampak dari embrio yang lebih kecil dan benda-benda lain kemudian terus menambahkan air dan massa keseluruhan hingga Bumi mencapai ukuran akhir.

Model baru ini akan meninggalkan Bumi dengan gas mulia jauh di dalam mantelnya dan rasio deuterium-ke-hidrogen yang lebih rendah di intinya daripada di mantel dan lautannya.

Para penulis menggunakan model untuk memperkirakan berapa banyak hidrogen yang berasal dari masing-masing sumber. Mereka menyimpulkan sebagian besar berasal dari asteroid, tetapi sebagian air Bumi memang berasal dari nebula matahari.

"Untuk setiap 100 molekul air Bumi, ada satu atau dua yang berasal dari nebula matahari," kata Jun Wu, asisten profesor penelitian di School of Molecular Sciences dan School of Earth and Space Exploration di Arizona State University dan penulis utama belajar.

Model yang lebih Insightful?

Saat kami memahami dengan jelas pentingnya air cair bagi kehidupan, model ini mungkin menawarkan perspektif baru bagi para ilmuwan tentang pengembangan kehidupan dan kemampuan planet lain untuk mendukung. Ini menunjukkan bahwa meskipun tidak memiliki akses ke pasokan air yang disediakan oleh dampak asteroid, exoplanet mungkin masih memiliki air cair sebagai akibat dari nebula surya gas sisa dalam sistem mereka.

Wu berkata: “Model ini menunjukkan bahwa pembentukan air yang tak terhindarkan kemungkinan akan terjadi pada exoplanet berbatu yang cukup besar dalam sistem ekstrasolar.

"Saya pikir ini sangat menarik."

Anat Shahar, ahli geokimia di Carnegie Institution for Science, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, juga terkesan oleh model baru ini: “Makalah ini adalah alternatif yang sangat kreatif untuk apa yang merupakan masalah lama.

"Para penulis telah melakukan pekerjaan yang baik untuk memperkirakan apa faktor fraksinasi yang berbeda ini tanpa melakukan eksperimen."

Seperti yang disarankan Shahar, langkah selanjutnya bagi para astrokimia adalah pengembangan eksperimen untuk menguji model ini. Ini mungkin melibatkan penyelidikan ke dalam faktor fraksinasi hidrogen, yang menggambarkan bagaimana rasio deuterium terhadap hidrogen berubah ketika elemen larut dalam besi, sesuatu yang saat ini tidak diketahui dan sulit untuk diukur.

Penelitian asli: "Asal Air Bumi: Warisan Chondritic Plus Nebula Ingassing dan Penyimpanan Hidrogen di Inti" Wu, Desch, Schaefer, et al, (2018), Jurnal Penelitian Geofisika-Planet