Woda z przestrzeni międzygwiezdnej

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Obecność wody jest kluczowa dla powstania i istnienia życia na Ziemi. Dlatego też bardzo istotne jest poznanie pochodzenia wody obecnej w Układzie Słonecznym. Znajdujemy ją przecież nie tylko na Ziemi, ale też w kometach, na Merkurym, w minerałach na Księżycu czy Marsie.

Dlaczego pochodzenie wody jest ważne? Jeśli woda w formującym się Układzie Słonecznym pochodziła z przestrzeni międzygwiezdnej, to prawdopodobnie zarówno ona jak i ewentualne składniki materii organicznej powszechnie występują w większości lub wszystkich dyskach protoplanetarnych wokół formujących się gwiazd. Jeśli jednak woda ta powstała lokalnie, wskutek reakcji chemicznych związanych z narodzinami Słońca, co prawdopodobnie ilość wody znacząco się różni w systemach planetarnych, w zależności o warunków, w jakich się tworzyły. To z kolei ma oczywisty wpływ na ewentualne istnienie życia - wyjaśnia Conel Alexander z Carnegie Mellon University.

Zespół naukowców, w skład którego wchodzi Alexander, skupił się w swoich badaniach na wodorze i jego izotopie – deuterze. Izotopy tego samego atomu mają taką samą liczbę protonów, ale różną – neutronów. Różnica w masach atomów powoduje różnice w ich zachowaniu podczas reakcji chemicznych. Badając stosunek wodoru do deuteru w molekułach wody można określić, w jakich warunkach molekuły te powstawały. Zamarznięta woda obecna w przestrzeni międzygwiezdnej ma wysoki stosunek deuteru do wodoru, gdyż formowała się w bardzo niskich temperaturach. Dotychczas nie było wiadomo, jak wiele deuteru zostało usuniętego z wody podczas formowania się Słońca lub – ewentualnie – ile wody bogatej w deuter mogło powstać lokalnie podczas tworzenia się Układu Słonecznego.

Uczeni pracujący pod kierunkiem L. Ilsedore Cleeves z University of Michigan stworzyli modele komputerowe, w których powstaje dysk protoplanetarny, a cały deuter z międzygwiezdnego lodu został usunięty w wyniku procesów chemicznych, zatem woda wzbogacona w deuter musi powstać lokalnie. Naukowcy chcieli w ten sposób sprawdzić, czy w formującym się Układzie Słonecznym mogła powstać woda o takim stosunku deuteru do wodoru, jaki znajdujemy obecnie w kometach, meteorytach czy ziemskich oceanach. Symulacje wykazały, że taki scenariusz jest niemożliwy. Nasze badania dowodzą, że znacząca część wody w Układzie Słonecznym jest starsza od Słońca, a to wskazuje, że międzygwiezdny lód bogaty w substancje organiczne jest prawdopodobnie obecny we wszystkich młodych systemach planetarnych - mówi Alexander.

« powrót do artykułu

[tommy2804 1]

Znaleziono wodę to teraz czekam, aż znajdą życie na jakiejś planecie. Chociażby jednokomórkowe, na przykład jakieś archeony...

[Astroboy 34]

Jeśli jednak woda ta powstała lokalnie, wskutek reakcji chemicznych związanych z narodzinami Słońca, co prawdopodobnie ilość wody znacząco się różni w systemach planetarnych, w zależności o warunków, w jakich się tworzyły. To z kolei ma oczywisty wpływ na ewentualne istnienie życia - wyjaśnia Conel Alexander z Carnegie Mellon University.

 

Hmm, będę złośliwy. Istnieją zapewne dwa wyjaśnienia:

– Pan Alexander nie odrobił pracy domowej i nie wczytał się w literaturę źródłową (raczej wątpię);

– powstały jakieś przekłamania na łączu i tłumacz coś przeoczył.

 

Zespół naukowców, w skład którego wchodzi Alexander, skupił się w swoich badaniach na wodorze i jego izotopie – deuterze. Izotopy tego samego atomu mają taką samą liczbę protonów, ale różną – neutronów. Różnica w masach atomów powoduje różnice w ich zachowaniu podczas reakcji chemicznych.

 

Ciekawe. Nie jestem chemikiem, ale mordka i tak mi się śmieje. Tak bardziej serio, to nie ma "czystej" chemii, bo nie o to chodzi.

 

Dotychczas nie było wiadomo, jak wiele deuteru zostało usuniętego z wody podczas formowania się Słońca lub – ewentualnie – ile wody bogatej w deuter mogło powstać lokalnie podczas tworzenia się Układu Słonecznego.

 

No to pojadę sobie w tonie podobnym – ciekawe, jak "zapaliła" się ta woda wewnątrz Słońca?

 

Uczeni pracujący pod kierunkiem L. Ilsedore Cleeves z University of Michigan stworzyli modele komputerowe, w których powstaje dysk protoplanetarny

 

Dobrzy są. Deus ex machina? Właściwie to idą chyba dalej.

 

cały deuter z międzygwiezdnego lodu został usunięty w wyniku procesów chemicznych, zatem woda wzbogacona w deuter musi powstać lokalnie.

 

Tutaj ja wymiękam.

 

Nasze badania dowodzą, że znacząca część wody w Układzie Słonecznym jest starsza od Słońca, a to wskazuje, że międzygwiezdny lód bogaty w substancje organiczne jest prawdopodobnie obecny we wszystkich młodych systemach planetarnych - mówi Alexander.

 

Hmmm, Pana Boga za nogi chyba nie złapał. Skłaniam się jednak ku braku odrabiania lekcji.

[thikim 119]

Inną metodą oddzielenia „ciężkiej wody” jest powolna elektroliza. Wykorzystuje się tu fakt, że deuter nie bierze w niej udziału. Podczas tego procesu wodór i tlen uchodzą z elektrod, natomiast tlenek deuteru pozostaje w naczyniu. Z elektrolizy 100 000 litrów wody uzyskuje się około 1 litr "ciężkiej wody", co sprawia, że jej otrzymanie jest kosztowne

[Astroboy 34]

No tak, moje "szkolne" przekonanie o chemicznej nieodróżnialności izotopów. Dzięki za uwagę.

Chociaż "chemicznie" to chyba są nieodróżnialne; ciekaw jestem wydajności tej elektrolizy w ISS (taka luźna spekulacja).

 

Edit: wiem.

[Jajcenty 314]

No tak, moje "szkolne" przekonanie o chemicznej nieodróżnialności izotopów. Dzięki za uwagę. Chociaż "chemicznie" to chyba są nieodróżnialne; ciekaw jestem wydajności tej elektrolizy w ISS (taka luźna spekulacja). Edit: wiem.

 

Niezależnie od tego jak trudno chemicznie odróżnić izotopy (drobna różnica w reaktywności daje ciekawe wyniki w geologicznych skalach czasu), ciekawe są mechanizmy tego wzbogacania czy zubożania wody w deuter. No i nie wydaje mi się to jakoś odkrywcze. Nasze Słońce jest ciut za lekkie żeby produkować tlen, więc skąd pomysł, że woda powstała lokalnie?

[pogo 102]

Serio Słońce jest za lekkie by produkować tlen? Byłem przekonany, że ledwo-ledwo ale daje radę.

Inna sprawa, że im cięższy pierwiastek tym trudniej odróżnić jego izotopy. W przypadku wodoru jest to (podobno) stosunkowo proste,

No i zawsze pozostaje obserwacja spektrum światła. W przypadku wodoru są spore różnice w pasmach między poszczególnymi izotopami. Raczej dość duże by na cząsteczkach wody wciąż je widzieć.

 

Ciekawe jak zachowuje się elektroliza w przypadku napotkania cząsteczki, która ma w sobie jeden atom wodoru i jeden dueteru. I czy tryt też unika elektrolizy.

[Jajcenty 314]

Serio Słońce jest za lekkie by produkować tlen? Byłem przekonany, że ledwo-ledwo ale daje radę.

 

Wzbudziłeś mą czujność. I oczywiście gadam głupoty.

 

Po namyśle: rzecz wymaga śledztwa...

Edytowane 29 września 2014 przez Jajcenty

[Astroboy 34]

Niekoniecznie; ewolucja Słonka na ciągu głównym raczej nie naprodukuje tlenu (owszem, każdą reakcję można rozważać, ale wydajność tych, o których myślimy jest niemal zerowa); do fazy błysku helowego (tudzież innych egzotycznych i szybkich faz ewolucji) jeszcze trochę miliardów lat Słonku brakuje, choć faktycznie skończy raczej jako węglowo-tlenowy biały karzeł.

 

Edit: o ile "lokalność" nie musi dotyczyć Słońca, to może dotyczyć jednak Układu Słonecznego.