كيف شكّل مصدر مياه الأرض موضوع نقاش طويل الأمد في المجتمع العلمي؟

شكّل مصدر مياه الأرض موضوع نقاش طويل الأمد في المجتمع العلمي، باعتباره أحد الأسئلة الأكثر إلحاحا في الجهد المستمر للعلماء لفهم كيفية نشأة الحياة.

ويعتقد علماء مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL) أن لديهم الإجابة حول مصدر المياه على الكوكب، بفضل دراسة صخور القمر.

ونظرا لأن نظام الأرض والقمر تشكل معا من تأثير جسمين كبيرين في وقت مبكر جدا من تاريخ نظامنا الشمسي، فإن تاريخهما مترابط إلى حد كبير.

وباعتبار أن القمر يفتقر إلى الصفائح التكتونية وظروف التجوية (عملية تفتت وتحلل الصخور والتربة والمعادن)، وهي العمليات التي تميل إلى محو أو إخفاء الأدلة على الأرض، فإن القمر في الواقع مكان رائع للبحث عن أدلة لتاريخ مياه الأرض.

وعلى الرغم من أن ما يقارب 70% من سطح الأرض مغطى بالمياه، فإن كوكبنا بشكل عام مكان جاف نسبيا مقارنة بالعديد من الأجسام الأخرى في النظام الشمسي، والقمر أكثر جفافا.

وكانت النظرية التقليدية تقول إن نقص الأنواع المتطايرة (مثل الماء) على الأرض، وخاصة القمر، كان بسبب حدوث تأثير عنيف تسبب في استنفاد العناصر المتطايرة (العناصر القابلة للتبخر).

ولكن من خلال النظر في التركيب النظائري للصخور القمرية، وجد الفريق أن الأجسام المشاركة في التأثير الذي شكّل نظام الأرض والقمر لديها مستويات منخفضة جدا من العناصر المتطايرة قبل الاصطدام، وليس بسببه.

وعلى وجه التحديد، استخدم الفريق المقدار النسبي للنظير المتطاير والمشع الروبيديوم 87 (87Rb)، والذي تم حسابه من نظيره الشقيق السترونشيوم87 (87Sr)، لتحديد وزن الروبيديوم في نظام الأرض والقمر عند تكوينه.

ووجد الفريق أنه نظرا لأن 87Sr، وهو الممثل لميزانية القمر المتقلبة على المدى الطويل، كان منخفضا جدا، بحيث يجب أن تكون الأجسام المتصادمة جافة في البداية، ولم يكن بالإمكان إضافة الكثير منذ ذلك الحين.

وخلص العلماء، بقيادة عالم الكيمياء الكونية جريج برينيكا: "وُلدت الأرض بالمياه التي لدينا، أو صدمنا شيء كان بالأساس ماء (H2O) خالصا، مع عدم وجود أي شيء آخر فيه. وهذا العمل يزيل النيازك أو الكويكبات كمصادر محتملة للمياه على الأرض ويشير بقوة نحو الولادة مع هذه (النعمة) الماء".

وبالإضافة إلى تضييق المصدر المحتمل لمياه الأرض بشكل كبير، يكشف هذا العمل أيضا أن الأجسام الكبيرة التي تتصادم يجب أن تأتي من النظام الشمسي الداخلي، ولا يمكن أن يكون الحدث قد وقع قبل 4.45 مليار سنة، ما يقلل بشكل كبير من زمن تكوين القمر.

وبحسب لارس بورغ، المؤلف الرئيسي للدراسة: "لم يكن هناك سوى أنواع قليلة من المواد التي يمكن أن تتحد لتشكل الأرض والقمر، ولم تكن غريبة، فمن المحتمل أن كليهما مجرد أجسام كبيرة تشكلت تقريبا في نفس المنطقة التي تصادف أن اصطدما ببعضها البعض بعد أكثر من 100 مليون سنة بقليل من تشكل النظام الشمسي.. لكن من حسن حظنا أنهما فعلا ذلك بالضبط ".