فرضیه های تشکیل هیدروسفر. چگونه آب روی زمین ظاهر شد؟ اقیانوس در داخل سیاره. منشاء زمینی آب حالا آب کجا روی زمین تشکیل شده است

زمین اغلب به نام سیاره آبی نامیده می شود نه تنها به دلیل ترکیب جو، که به سیاره رنگ آبی ظریف می دهد، بلکه به دلیل اقیانوس هایی که بیش از 70 درصد سطح زمین را پوشانده اند. در اقیانوس ها بود که حیات ظاهر شد و بنابراین دانشمندان به این سوال علاقه مند هستند که چه زمانی و چگونه آب روی زمین ظاهر شد.

قبلاً اعتقاد بر این بود که اقیانوس ها در سیاره ما زمانی که کاملاً "بزرگسال" بود تشکیل شده اند، اما مطالعات اخیر انجام شده در موسسه اقیانوس شناسی وودز هال (ایالات متحده آمریکا) ثابت می کند که همیشه آب روی زمین وجود داشته است.

طبق نظریه قبلی موجود، سیارات خشک تشکیل می شوند، زیرا شکل گیری آنها با فرآیندهای پر انرژی و ضربه همراه است. اگر مولکول های آب در سیارات "جوان" وجود داشته باشد، تا زمانی که سیاره مرحله شکل گیری را کامل کند، تبخیر می شوند. آب پس از تکمیل شکل گیری سیاره ها، پس از سقوط دنباله دارها و سیارک های "خیس" متشکل از آب و گازهای یخ زده به سیاره ها می رسد. طبق این نظریه، تمام آبی که امروزه روی زمین وجود دارد میلیون ها سال پس از تولد به این سیاره آمده است.

دانشمندان موسسه وودز هال در تحقیقات خود به کندریت های کربنی روی آوردند که منبع بالقوه آب سیاره ای نیز هستند. ساده‌ترین شهاب‌سنگ‌های این ماده در جریان غبار، یخ و گازهایی که خورشید را به وجود آوردند، مدت‌ها قبل از ظهور سایر مضامین در منظومه ستارگان ما شکل گرفتند.

به گفته Sune Nielsen، کارمند Woods Hall، شهاب‌سنگ‌های کربنی-کندریتی رایج‌ترین اجرام در منظومه شمسی هستند. آنها حاوی تعداد نسبتاً زیادی مولکول های آب هستند و قبلاً منبع اصلی آب در سیاره ما به حساب می آمدند.

دانشمندان برای پی بردن به زمان و چگونگی پیدایش آب بر روی زمین، نسبت ایزوتوپ‌های پایدار هیدروژن، نرمال با یک نوترون و دوتریوم را با دو اندازه گرفتند. در مناطق مختلف منظومه ستاره ای ما، این نسبت متفاوت است. محققان همچنین به این نتیجه رسیدند که مقایسه نسبت کندریت های کربن دار در جسمی که همزمان با سیاره ما شکل گرفته است می تواند به پاسخ به این سوال کمک کند که چه زمانی و چگونه آب روی زمین ظاهر شده است.

سیارک های 4 وستا در همان ناحیه زمین و همزمان با آن شکل گرفتند. آنها توسط یک لایه بازالتی از گدازه سخت پوشیده شده اند. این اجرام آسمانی قدیمی ترین مخازن هیدروژن در منظومه ما هستند، زیرا 14 میلیون سال پس از تولد منظومه شمسی ظاهر شدند. در این زمان سیاره ما در مرحله شکل گیری بود. به لطف همه این ویژگی ها، 4-Vesta به اشیایی ایده آل برای تعیین چگونگی و زمان ظاهر شدن آب بر روی زمین تبدیل شد.

پس از تجزیه و تحلیل نمونه های جمع آوری شده توسط ناسا، دانشمندان به این نتیجه رسیدند: آنها حاوی همان نسبت ایزوتوپ های هیدروژن و نیتروژن هستند که در کندریت های کربنی و در ترکیب زمین. این باعث می شود که آنها محتمل ترین منبع مولکول های آب در منظومه شمسی باشند. در نتیجه، منابع آب همزمان با سنگ های جامد روی زمین ظاهر شدند. سیاره ما در آب متولد شد.

در طول تحقیق، دانشمندان آبی را که بعداً وارد سیاره زمین شد، در نظر نگرفتند، زیرا این امر ضروری نبود. روی زمین در "سال های کودکی" آن منابع آبی کافی برای تولد اقیانوس ها وجود داشت. در ترکیب با سایر شرایط در سپیده دم شکل گیری سیاره ما، این منجر به تولد حیات در زمین شد. ممکن است در دیگر اجرام سیاره ای رطوبت کافی برای ظهور موجودات زنده وجود داشته باشد، اما تغییرات آب و هوایی بعداً آنها را غیرقابل سکونت کرد.

آب روی زمین بسیار زیاد است. بر اساس برآوردهای مختلف، حدود 1.38 میلیارد کیلومتر مکعب در سطح سیاره ما وجود دارد. این همه آب از کجا آمد؟ یک مطالعه جدید ادعا می کند که ممکن است آب همراه با غبار کیهانی که سیاره ما از آن حدود 4.5 میلیارد سال پیش از آن بیرون آمده، روی زمین ظاهر شده باشد.

محققان آلمانی، هلندی و بریتانیایی فرضیه جالبی را مطرح کرده اند. این بیان می کند که آب می توانست به صورت مولکولی به زمین رسیده باشد. آنها در غبار یک ابر پیش سیاره ای بودند که قبل از ظهور سیارات منظومه شمسی بود. دانشمندان بر محاسبات و شبیه سازی هایی که بخشی از مطالعه جدید آنها بود، تکیه کردند.

آب از کجا روی زمین می آید؟

این گزارش می‌گوید که ستاره‌شناسان مدت‌هاست در تلاش بوده‌اند بفهمند که چگونه این همه آب روی زمین ظاهر شده است. یک توضیح برای این واقعیت بیان می کند که آب از دنباله دارها و. آنها در مراحل اولیه شکل گیری منظومه شمسی وارد شدند. آنها به زمین افتادند و به سیاره آب دادند. یکی دیگر از توضیحات رایج این است که زمین در ابتدا سرشار از آب بوده و بلافاصله از صخره های حاوی آب به اندازه ده ها کیلومتر متولد شده است. این فرضیه هیچ چشم اندازی ندارد، این گزارش اشاره می کند، از توانایی سنگ های بزرگ حاوی مقدار قابل توجهی آب نسبتاً محدود هستند.

یک مطالعه جدید توضیح واقعی دیگری برای ظهور آب در زمین اولیه ارائه می دهد. تیمی از محققان محاسبات جالبی انجام دادند. آنها نشان می دهند که در منطقه ای از فضا که زمین در آن متولد شده است، ذرات ریز گرد و غبار فراوانی وجود داشته است. ابعاد آنها حدود یک میلی متر بود و حاوی . این دانه‌های غبار مانند می‌توانند در کنار هم جمع شوند و حتی چیزی شبیه به سنگریزه را تشکیل دهند. و او نیز به نوبه خود شروع به رشد کرد و به حجم زیادی رسید.

این بقایای سنگی با یکدیگر برخورد کردند و در نهایت زمین را تشکیل دادند. آب از میان آنها نفوذ کرد، مانند یک اسفنج، و سطح زمین جوان را سیل کرد. وقایع توصیف شده ممکن است به خوبی میزان آبی را که ما در سیاره خود مشاهده می کنیم توضیح دهد.
دانشمندانی که این محاسبات را انجام دادند همچنین نشان دادند که تنها حدود یک میلیون سال طول می‌کشد تا دانه‌های کوچک غبار بتوانند مقدار آبی را که در حال حاضر روی زمین وجود دارد جمع‌آوری کنند. این مقیاس زمانی میلیون ساله همچنین در چارچوب زمانی که زمین باید از بقایای سنگی عظیم تشکیل شده باشد، همخوانی دارد.

ممکن است این مقالات را دوست داشته باشید:

• 
• 
• 
• 
• 
• 
  یک فرآیند شیمیایی ساده کشف شده است که می تواند...
• 
• 
• 
• 
• 

دانشمندان برای مدت طولانی در مورد چگونگی ظاهر شدن آب در سیاره ما بحث می کنند، اکثر کارشناسان به این دیدگاه پایبند هستند که آب در حدود 4 تا 3.6 میلیارد سال پیش، حتی در مرحله شکل گیری فعال سیاره، به زمین آورده شده است. به طور مداوم توسط هزاران سیارک بزرگ و کوچک و دنباله دار مورد حمله قرار گرفت.

دانشمندان بر این باورند که برخی از این سیارک ها بسیار بزرگ بوده و حاوی مقادیر مناسبی آب به شکل بخار، مایع یا یخ بوده اند.

اکنون یک نظریه جدید ظهور کرده است. کارشناسان ژاپنی معتقدند که تقریباً تمام آب روی زمین در اینجا ظاهر شده است و از فضا آورده نشده است. زمین‌شناسان مؤسسه فناوری توکیو می‌گویند که در مرحله اولیه شکل‌گیری این سیاره، کل لایه‌های متشکل از هیدروژن در ساختار زمین وجود داشتند که با اکسیژن موجود در گوشته زمین وارد یک واکنش شیمیایی شدند در نتیجه آب به مقدار زیاد روی سیاره تشکیل شد. هیدنوری گندا، دانشمند مؤسسه فناوری در توکیو، می گوید: «آب برای پیدایش و توسعه حیات روی زمین ضروری است، اما از کجا بر روی این سیاره آمده و چرا وجود دارد؟»

زمین شناسان پیشنهاد می کنند که بلافاصله پس از تشکیل سیاره، بسیار گرم و خشک بوده است. در تئوری، حدود 3.8 میلیارد سال پیش، میلیون ها دنباله دار و سیارک غنی از آب به زمین حمله کردند، که همچنین توضیح می دهد که چرا اقیانوس ها پس از پایان شکل گیری سیاره ظاهر شدند.

با این حال، تحقیقات نشان می‌دهد که ساختار آب طبیعی، به‌ویژه در اقیانوس‌ها و دریاها، حاوی مقدار زیادی دوتریوم است، عنصری که «هیدروژن سنگین» نیز نامیده می‌شود. دوتریوم زمانی اتفاق می‌افتد که واکنشی با هیدروژن اتفاق می‌افتد که باعث می‌شود درصد کمی از اتم‌های هیدروژن یک الکترون اضافی به دست آورند و عملاً به دوتریوم تبدیل شوند. به گفته دانشمندان، این عامل منشا زمینی آب را نشان می دهد.

دانشمندان ژاپنی پیشنهاد می کنند که زمین اولیه دارای جوی ضخیم هیدروژنی بوده که با اکسیژن در ساختار سیاره برهم کنش داشته و در نتیجه آب تشکیل شده است. کارشناسان بر اساس تجزیه و تحلیل مدار زمین، این ایده را ایجاد می کنند که این سیاره دارای جوی غلیظ هیدروژنی است. امروزه مدار زمین و همچنین مریخ و زهره کاملاً گرد است، اما قبلاً کشیده تر بود، زیرا گرانش خورشید چندان قوی نبود و سیارات جوان منظومه شمسی در یک هیدروژن عظیم می چرخیدند. - ابر پیش سیاره ای با سوخت علاوه بر این، کارشناسان می گویند که بخشی از دوتریوم نیز در نتیجه واکنش با عناصر کیهانی در لایه های بالایی جو تشکیل شده است.

در عین حال، خود کارشناسان ژاپنی می گویند که تاکنون ایده آنها تنها یک نظریه است که نیاز به بررسی و تحلیل دقیق دارد. کاترین آلتوگ، اخترشناس دانشگاه برن (سوئیس) می‌گوید: «شاید مجبور باشیم در نظریه منشا فرازمینی آب تجدید نظر کنیم، اما به احتمال زیاد آب هم در این سیاره ظاهر شده و هم توسط اجرام فضایی به اینجا آورده شده است.

چگونه و چه زمانی آب روی زمین ظاهر شد؟ دانشمندان هنوز در مورد این موضوع بحث می کنند، اما هنوز هیچ کس پاسخ دقیق و منطقی اثبات شده ای نداده است. تا به امروز، چندین فرض در مورد چگونگی تشکیل مایع در این سیاره وجود دارد. در بین آنها فرضیه های کاملاً پوچ و کاملاً منطقی وجود دارد ، اما تاکنون هیچ یک از آنها کاملاً قابل اعتماد نیستند.

چگونه آب روی زمین ظاهر شد؟ به طور خلاصه در مورد فرضیه های اصلی

آب نقش مهمی در حفظ حیات روی کره زمین دارد، زیرا محیط داخلی اصلی هر موجود زنده است. به طور متوسط، یک فرد می تواند بیش از سه روز بدون آب زنده بماند و از دست دادن 15-20٪ مایعات اغلب منجر به مرگ می شود.

چگونه آب روی زمین ظاهر شد؟ فرضیه های تشکیل این ماده کم است و هیچ کدام از آنها هنوز شواهد قابل اعتمادی دریافت نکرده اند. با این وجود، فقط آنها می توانند به نحوی شکل گیری هیدروکره سیاره ما را توضیح دهند.

فرضیه منشا کیهانی آب

گروهی از محققان این فرضیه را مطرح کردند که آب همراه با شهاب سنگ های متعدد در حال سقوط ظاهر شده است. این اتفاق در حدود 4.4 میلیارد سال پیش رخ داد، زمانی که سیاره هنوز در مراحل ابتدایی خود بود و سطح آن خشک و ویران شده بود که هنوز جوی روی آن شکل نگرفته بود.

وقتی از طرفداران این فرضیه پرسیده می شود که چگونه آب روی زمین ظاهر شده است، پاسخ می دهند که اولین مولکول های این مایع توسط شهاب سنگ ها با خود آورده شده اند. در ابتدا این مولکول ها به صورت گاز وجود داشتند و انباشته می شدند و بعدها که سیاره شروع به خنک شدن کرد، آب به حالت مایع تبدیل شد و هیدروکره زمین را تشکیل داد.

ممکن است تشکیل شیمیایی آب از پروتون های هیدروژن اولیه و آنیون های اکسیژن اتفاق افتاده باشد، اما احتمال وقوع چنین واکنشی در ضخامت اجرام آسمانی که متعاقباً به زمین سقوط کرده اند، به طرز فاجعه باری کم است.

فرضیه دیگری در مورد چگونگی پیدایش آب بر روی زمین

این توسط گروهی از محققان به رهبری دانشمند معروف V.S. سافرونوف جوهر فرض او در منشا زمینی آبی است که در روده های سیاره شکل گرفته است.

تحت تأثیر ریزش‌های متعدد شهاب‌سنگ، سیاره داغ ما شروع به تشکیل تعداد زیادی آتشفشان کرد که از آنها ماگما فوران کرد. همراه با آن، "بخار آب" به سطح آزاد شد که علت تشکیل هیدروکره زمین شد.

با وجود این واقعیت که این نظریه مبتنی بر منشاء زمینی آب است، نمی تواند به بسیاری از سوالات پاسخ دهد. به عنوان مثال، چگونه سنگ های موجود در لیتوسفر آنقدر ذوب شدند که باعث تشکیل آتشفشان های زیادی شدند؟ و بخار آب چگونه به وجود آمد؟ در ابتدا دانشمندان تصور می کردند که در آن زمان آب زیرزمینی وجود دارد که در حالت گازی از طریق دریچه های آتشفشانی همراه با ماگما خارج می شود.

این نظریه تشکیل بخار توسط P. Perrault، طبیعت شناس قرن هفدهم رد شد. او ثابت کرد که آب های زیرزمینی بر اثر بارش به وجود آمده اند و این مستلزم وجود جو است. 4.4 میلیارد سال پیش هیچ جوی وجود نداشت.

و آخرین نظریه

پس چگونه آب روی زمین ظاهر شد؟ فرضیه دیگری می‌توانست از زاویه‌ای متفاوت به مسئله شکل‌گیری هیدروکره سیاره بپردازد. مانند فرض قبلی V.S. سافرونوف و همکارانش، این فرضیه بر اساس منشا زمینی آب است.

تفاوت این است که به گفته محققان، مولکول های آب همراه با دیسک پیش سیاره ای زمین، یعنی. در لحظه شکل گیری خود سیاره. منبع مولکول های آب دوتریوم و اکسیژن بود.

دوتریوم یک هیدروژن معمولی با یک نوترون در هسته آن است. این ایزوتوپ سنگین در نمونه هایی از بازالت های باستانی کشف شده در قطب شمال در جزیره بافین (1985) یافت شد. این سنگ ها از ذرات غبار پیش سیاره ای تشکیل شده اند که در طول شکل گیری سیاره در معرض آن قرار نگرفته اند. به گفته محققان، ماهیت شیمیایی دوتریوم اجازه تشکیل ایزوتوپ در خارج از سیاره را نمی دهد.

به گفته این دانشمندان، آب روی زمین اینگونه ظاهر شد. اگر داده های آنها درست باشد، حدود 20٪ از اقیانوس جهان مدرن در طول شکل گیری قرص پیش سیاره ای تشکیل شده است. امروزه محققان به دنبال راهی برای اثبات این موضوع هستند که بیشتر اقیانوس های جهان و همچنین بخار آب جوی و آب های زیرزمینی از آب «پیش سیاره ای» تشکیل شده اند.

شاید قبلاً سؤالات زیر را از خود پرسیده باشید: چگونه آب تشکیل شداولین قطره رطوبت حیات بخش چه زمانی روی زمین ظاهر شد؟

تاکنون دانشمندان نتوانسته‌اند پاسخ دقیقی به این سؤال بدهند که با حقایق غیرقابل انکار تأیید شده است و همانطور که می‌دانیم آب 2/3 سیاره ما را اشغال کرده است.

چگونه آب تشکیل شد

به گفته دانشمندان، محتمل ترین آنها دو فرضیه برای تولد هیدروسفر است - فرضیه "سرد" و فرضیه "گرم".

• فرضیه شروع سرد نشان می دهد که زمانی که یک ابر گرد و غبار سرد گرم می شد، آب روی زمین شکل گرفت.
• فرضیه شروع گرم نشان می دهد که زمین در ابتدا از یک ماده گرم و با دمای بالا تشکیل شده بود که با سرد شدن به دو فاز گازی و مایع تقسیم شد. کاهش بیشتر دما منجر به پیدایش هیدروکره و اتمسفر شد.

هنوز بحث های داغ درباره درستی این یا آن نظریه وجود دارد. در نتیجه تحقیقات، دانشمندان اطلاعات جدید بیشتری به دست می آورند. بیشتر و بیشتر نمونه های جدید آب مورد مطالعه قرار می گیرند، از جمله آب به دست آمده از اجرام فضایی، آب به دست آمده در اعماق زمین در حال مطالعه است ... از مدرسه، ما به خوبی از فرمول آب متشکل از دو عنصر آگاه هستیم - H 2 O، اما در شرایط طبیعی واقعی، در کنار ایزوتوپ های معمولی این دو عنصر، "نسبت های سنگین تر" آنها نیز وجود دارد. این واقعیت قبلاً در مطالب مورد بحث قرار گرفته است. در آب طبیعی، به ازای هر 1000000 مولکول معمولی H2O، 320 مولکول وجود دارد که یکی از اتم های هیدروژن با دوتریوم، 420 مولکول با اکسیژن O17 و تقریباً 2000 مولکول متشکل از هیدروژن و اکسیژن O18 جایگزین می شود.

شروع سرد

اگر فرض کنیم که فرضیه شروع "سرد" درست باشد، غلظت ایزوتوپ O 18 در آب های اقیانوس های جهان و در سنگ های باستانی زمین مانند گرانیت و بازالت باید تقریباً یکسان باشد. اما همانطور که معلوم شد، اینطور نیست. این فتنه زمانی بیشتر شد که معلوم شد ترکیب ایزوتوپی آب های زمین نیز با ترکیب ایزوتوپی یخ استخراج شده از دنباله دارهای کیهانی مطابقت ندارد، اگرچه تئوری بمباران زمین با بلوک های یخی بسیار محبوب بوده و باقی مانده است. در میان سایر فرضیه ها، می توان فرض کرد که آب در نتیجه چندین فرآیند شکل گرفته است که در حال حاضر مشخص نیست.

یک واقعیت جالب این است که بیشتر آب در منظومه شمسی قبل از خود خورشید تشکیل شده است. اجازه دهید یک واقعیت جالب دیگر را متذکر شویم: ترکیب ایزوتوپی آب در سنگ های قمری و در آنالوگ های زمینی تقریباً یکسان است. با احتمال زیاد می توان فرض کرد که ماه و زمین از یک ماده تشکیل شده اند و از آنجایی که