Velik del vode na Zemlji je starejše od Sonca

Zveni neverjetno, a verjetno je res: voda, ali vsaj tretjina do polovice vode, ki ste jo morda zjutraj uporabili za čaj ali kavo ali pa popili čisto, izvira iz časov, ko našega planeta še ni bilo, niti ne osončja s Soncem vred. Tako kažejo rezultati raziskave, objavljene pred dnevi v znanstveni reviji Science.

V raziskavi, ki so jo opravili astrokemiki z ameriške univerze v Michiganu in z ustanove Carnegie, so ugotovili, da je do edinstvene kemijske sestave vode na Zemlji in tudi drugod v našem osončju lahko prišlo le, ker je nekaj vode nastalo v medzvezdnem prostoru, še preden so se v vrtečem se obroču zvezdnega prahu in plinov rodili planeti, lune, kometi in asteroidi. Ta prvobitna voda po njihovih domnevah in ugotovitvah sestavlja 30 do 50 odstotkov današnje vode na našem planetu.

Ugotovitev ni tako zelo posebna zaradi same starosti vode, ampak predvsem zaradi dejstva, kaj tolikšna starost vode pomeni. Pomeni namreč, da utegne biti voda, ki je ključna za življenje na Zemlji, tudi v številnih drugih mladih planetarnih sistemih po vesolju.

Znanstvenikom sicer še vedno ni povsem jasno, kako se je voda znašla na našem planetu. Del protoplanetarnega diska, v katerem je nastala tudi Zemlja, je bil namreč prevroč, da bi lahko na njem obstajala voda v tekočem ali trdnem stanju. Zato je bil naš planet ob nastanku brez vode. Po domnevah znanstvenikov so jo v obliki ledu nanj zanesli kometi in asteroidi, ki so pred tem nastali v hladnejšem okolju in nato trčili ob Zemljo. Toda pri tej teoriji se odpira več vprašanj, med drugimi tudi, od kod izvira voda, ki se je ohranila na kometih in asteroidih.

Odgovor v težki vodi

Znanstveniki so odgovor iskali v kemiji. Na vsakih tri tisoč molekul vode se namreč znajde molekula, ki ima namesto vodikovega atoma atom devterija. Ta je podoben vodikovemu atomu, le da je v njegovem jedru poleg protona tudi nevtron. Zaradi tega je devterij dvakrat težji od vodika, vodne molekule, ki vsebujejo atom devterija (HDO), pa so znane kot »težka voda«. V času nastanka Sonca je po vsem vesolju prevladovalo razmerje, v katerem je bila ena molekula devterija na 100 tisoč vodikovih molekul. To razmerje pa je bistveno višje za vodo v našem osončju.

Astrokemiki pojasnjujejo, da lahko voda, ki vsebuje devterij, nastane samo v posebnih razmerah: v okolju, ki je zelo hladno in ima dovolj energije za reakcije, ki vežejo vodik, devterij in kisik. Zakaj se je ta voda znašla v našem osončju? Za zdaj v znanosti veljata dve možni poti. Po prvi naj bi prišla z medzvezdnim vodnim ledom, ki se je oblikoval v orjaškem oblaku plinov, v katerem sta nastala Sonce in naše osončje. Taki oblaki obstajajo povsod po vesolju, in kot so danes prepričani znanstveniki, vsebujejo obilico težke in tudi običajne vode. Po drugi možnosti pa je silna energija ob nastanku zvezde raztrgala to medzvezdno vodo. Njeni deli so se reprocesirali v protoplanetarnem disku, iz katerega so se nato rodili planeti in druga nebesna telesa. Vprašanje pa je, koliko »stare« vode je pri tem obstalo in koliko je je nastalo na novo.

Bo pomagal čilski teleskop?

Skupina astrofizikov pod vodstvom Ilsedore Cleeves z michiganske univerze je to poskusila dognati z modeli, v katerih so reproducirali razmere, kakršne so prevladovale kmalu po nastanku Sonca, in nato ocenjevali, koliko težke vode bi v takih razmerah lahko nastalo. Ugotovili so, da je bilo sevanje mladega Sonca prešibko, da bi zadostovalo za nastanek toliko težke vode, kot je je v našem osončju danes. Zato sklepajo, da del te vode obstaja še iz obdobja pred nastankom Sonca. Kar 30 do 50 odstotkov vode v oceanih na našem planetu naj bi torej bilo starejše od Sonca in osončja.

Njihove ugotovitve so za zdaj še teoretične, toda astrokemiki se potrditve nadejajo že prihodnje leto, ko bo velik radijski teleskop v puščavi Atacama v Čilu začel proučevati procese v ozadju težke vode v protoplanetarnih diskih.