מאיפה הגיעו המים של כדור הארץ? מחקר חדש הופך את ההסבר המקובל

שני שלישים מכדור הארץ מכוסים במים, וזה הדבר שהופך אותו לחריג בשכונה שלנו. נוגה יבשה, מאדים יבש, הירח יבש. השאלה מאיפה הגיעו המים האלה היא אחת השאלות הוותיקות בחקר כוכבי הלכת, ומחקר חדש מציע תשובה שמערערת על ההסבר שהיה מקובל עשרות שנים.

ההסבר המקובל אמר בערך כך: האזור שבו נוצר כדור הארץ היה חם מדי מכדי שמים ישרדו בו, ולכן הכוכב נולד יבש. המים הגיעו אחר כך, כשגופי קרח מהאזורים הקרים שמעבר לצדק הופגזו לעברו והמיסו את המטען שלהם על פני השטח.

המחקר החדש טוען שזה כנראה לא מה שקרה. לפי הממצאים, כמעט כל החומר שממנו נבנה כדור הארץ מגיע מהמערכת השמשית הפנימית, כלומר מהשכונה הקרובה, ולא מרחוק.

איך בכלל אפשר לדעת מאיפה הגיע חומר

כאן נמצא החלק המעניין. לחומר יש כתובת, והיא כתובה באיזוטופים.

איזוטופים הם גרסאות שונות של אותו יסוד, שנבדלות במספר הנייטרונים בגרעין. היחס ביניהם נקבע לפי התנאים שבהם החומר נוצר, והוא נשאר יציב מיליארדי שנים. כשמודדים את היחס הזה בסלעים מכדור הארץ, במטאוריטים מאזורים שונים, ובדגימות שהובאו מאסטרואידים, מקבלים מעין טביעת אצבע כימית לכל אזור במערכת השמש.

אם כדור הארץ היה מורכב בחלקו מחומר שהגיע מעבר לצדק, החתימה האיזוטופית שלו הייתה אמורה להראות את התערובת. החוקרים מצאו שהיא תואמת כמעט לגמרי לחומר מהמערכת הפנימית.

אז מאיפה המים

אם החומר מקומי, המים היו חייבים להיות שם מלכתחילה. זאת אמירה לא טריוויאלית, כי היא דורשת שמולקולות מים ישרדו בסביבה חמה מאוד.

יש לזה כמה הסברים אפשריים. אחד מהם הוא שמים לא היו חייבים להיות בצורת קרח או נוזל, אלא יכלו להיות כלואים בתוך מבנה הגבישים של מינרלים. סלע שנראה יבש לחלוטין יכול להחזיק כמות משמעותית של מימן וחמצן קשורים בתוכו, ולשחרר אותם מאוחר יותר דרך פעילות געשית.

הסבר אחר הוא שהאזור שבו נוצר כדור הארץ היה פחות חם ממה שהניחו, לפחות בשלבים מסוימים, ואיפשר לחומר נדיף יותר לשרוד.

• החלום של אילון מאסק על מרכזי נתונים בחלל נתקל בארבעה מכשולים
• מי יבנה את המיירטים מהחלל: 12 חברות מתחלקות ב-3.2 מיליארד דולר

למה זה חשוב מעבר לסקרנות

ההבדל בין שתי התפיסות נוגע ישירות לשאלה כמה נפוצים כוכבי לכת עם מים ביקום.

אם מים מגיעים מהפגזה מקרית של גופי קרח, זה תלוי במזל. צריך שיהיה כוכב לכת ענק במקום הנכון שישגר גופים פנימה, ושהתזמון יהיה מתאים. במקרה כזה כדור הארץ הוא צירוף מקרים, ועולמות עם אוקיינוסים אמורים להיות נדירים.

אם המים הם חלק מהחומר שממנו נבנים כוכבי לכת סלעיים מלכתחילה, המצב הפוך. כל כוכב לכת סלעי באזור המתאים סביב הכוכב שלו מתחיל עם מלאי מים משלו, ומספר העולמות שעשויים להחזיק אוקיינוס גדל בסדרי גודל.

זאת שאלה שנוגעת ישירות לחיפוש אחר חיים. מים נוזליים נחשבים לתנאי הבסיסי ביותר, וכל שינוי בהערכה של כמה נפוצים הם משנה את הסיכויים.

איך נראה התהליך בפועל

כדי להעריך את הטענה כדאי להבין איך נבנה כוכב לכת. בתחילת הדרך מקיף את השמש הצעירה דיסק של גז ואבק. חלקיקים מתנגשים ונדבקים זה לזה, יוצרים גושים בגודל חלוקי נחל, אחר כך בגודל הרים, ובסופו של דבר גופים בקוטר מאות קילומטרים.

• יממה שלמה של התרעה מוקדמת יותר: המודל שמנבא הוריקנים טוב יותר מהמערכות המבצעיות
• הנפט החדש נמצא מתחת לאדמה? המרוץ אחרי מימן טבעי שעשוי לשנות את שוק האנרגיה

הגופים האלה מתנגשים שוב ושוב, וכל התנגשות משחררת אנרגיה אדירה שמחממת את החומר. כדור הארץ הצעיר היה בשלב מסוים כדור מותך לחלוטין, וזאת בדיוק הסיבה שקשה להסביר איך מים שרדו בו. חומר נדיף נוטה להתאדות ולברוח בתנאים כאלה.

התשובה שהמחקר מצביע עליה היא שהמים כנראה לא היו חשופים. מימן וחמצן שקשורים בתוך מבנה מינרלי נשארים במקומם גם בחום גבוה, ומשתחררים מאוחר יותר, כשהכוכב מתקרר ופעילות געשית מעלה אותם אל פני השטח יחד עם גזים אחרים. לפי ההיגיון הזה, האוקיינוסים לא נחתו על כדור הארץ מבחוץ אלא נפלטו מתוכו.

מה עדיין פתוח

הממצא אינו סוגר את הוויכוח, והוא גם לא מתיימר לכך. גם אם רוב החומר מקומי, ייתכן שחלק קטן מהמים הגיע בכל זאת מבחוץ, ושילוב כזה מתיישב עם הנתונים.

נשארת גם שאלת הכמות. להראות שמים יכלו לשרוד זה דבר אחד, ולהראות שהם שרדו בכמות שמסבירה אוקיינוסים שלמים זה דבר אחר. המודלים שמנסים לשחזר את התהליך עדיין מתקשים להגיע למספרים שתואמים את מה שיש כאן בפועל.

הדרך לסגור את הפער עוברת בדגימות. משימות שמביאות חומר מאסטרואידים ומגופים אחרים מספקות בדיוק את סוג הנתונים שמאפשר לחדד את החתימות האיזוטופיות, ולבדוק אם התיאוריה החדשה מחזיקה מעמד.