ให้ความรู้เกี่ยวกับน้ำ

การศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสารNatureทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใกล้การตอบคำถามนั้นไปอีกก้าวหนึ่ง นำโดยผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยแมรี่แลนด์ เมแกน นิวคอมบ์ นักวิจัยได้วิเคราะห์อุกกาบาตที่หลอมละลายซึ่งลอยอยู่ในอวกาศตั้งแต่การก่อตัวของระบบสุริยะเมื่อ 4 1/2 พันล้านปีก่อน พวกเขาพบว่าอุกกาบาตเหล่านี้มีปริมาณน้ำต่ำมาก อันที่จริง พวกมันเป็นหนึ่งในวัสดุนอกโลกที่แห้งแล้งที่สุดเท่าที่เคยตรวจวัดมา ผลลัพธ์เหล่านี้ซึ่งช่วยให้นักวิจัยออกกฎว่าเป็นแหล่งน้ำหลักของโลก อาจมีความหมายที่สำคัญสำหรับการค้นหาน้ำและสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่น นอกจากนี้ยังช่วยให้นักวิจัยเข้าใจเงื่อนไขที่ไม่น่าเป็นไปได้ที่ทำให้โลกเป็นดาวเคราะห์ที่น่าอยู่ "เราต้องการเข้าใจว่าโลกของเราจัดการกับน้ำได้อย่างไรเพราะยังไม่ชัดเจนนัก" นิวคอมบ์กล่าว "การได้รับน้ำและมีมหาสมุทรพื้นผิวบนดาวเคราะห์ที่มีขนาดเล็กและค่อนข้างใกล้ดวงอาทิตย์เป็นสิ่งที่ท้าทาย" ทีมนักวิจัยวิเคราะห์อุกกาบาตที่ละลายหรืออะคอนไดรต์ 7 ลูกที่พุ่งชนโลกเป็นเวลาหลายพันล้านปีหลังจากแตกออกจากดาวเคราะห์อย่างน้อย 5 ดวง ซึ่งเป็นวัตถุที่ชนกันจนก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา ในกระบวนการที่เรียกว่าการหลอมละลาย ดาวเคราะห์เหล่านี้จำนวนมากได้รับความร้อนจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสีในประวัติศาสตร์ของระบบสุริยะยุคแรก ทำให้พวกเขาแยกออกเป็นชั้นๆ โดยมีเปลือกโลก เนื้อโลก และแกนกลาง เนื่องจากอุกกาบาตเหล่านี้ตกลงสู่พื้นโลกได้ไม่นาน การทดลองนี้จึงเป็นครั้งแรกที่ใครก็ตามเคยวัดค่าความผันผวนของมันได้ เลียม ปีเตอร์สัน นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาด้านธรณีวิทยาของ UMD ใช้ไมโครโพรบอิเล็กตรอนเพื่อวัดระดับแมกนีเซียม เหล็ก แคลเซียม และซิลิกอน จากนั้นเข้าร่วมกับนิวคอมบ์ที่ห้องปฏิบัติการโลกและดาวเคราะห์ของสถาบันคาร์เนกี้เพื่อวัดปริมาณน้ำด้วยเครื่องมือสเปกโตรเมตรีมวลไอออนทุติยภูมิ "ความท้าทายในการวิเคราะห์น้ำในวัสดุที่แห้งมากคือน้ำบนผิวดินใดๆ บนพื้นผิวของตัวอย่างหรือภายในเครื่องมือวัดสามารถตรวจพบได้ง่าย ทำให้ผลเสีย" Conel Alexander ผู้ร่วมวิจัย นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันคาร์เนกี้เพื่อวิทยาศาสตร์กล่าว . เพื่อลดการปนเปื้อน ขั้นแรกนักวิจัยอบตัวอย่างในเตาอบสุญญากาศอุณหภูมิต่ำเพื่อกำจัดน้ำที่ผิวดินออก ก่อนที่จะวิเคราะห์ตัวอย่างในเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลไอออนทุติยภูมิ ต้องทำให้ตัวอย่างแห้งอีกครั้ง “ฉันต้องทิ้งตัวอย่างไว้ใต้ปั๊มเทอร์โบ ซึ่งเป็นสุญญากาศคุณภาพสูงจริงๆ เป็นเวลานานกว่าหนึ่งเดือนเพื่อดูด น้ำ จากพื้นดินให้เพียงพอ” นิวคอมบ์กล่าว ตัวอย่างอุกกาบาตบางส่วนมาจากระบบสุริยะชั้นใน ซึ่งเป็นที่ตั้งของโลกและที่ซึ่งโดยทั่วไปถือว่ามีสภาพอากาศอบอุ่นและแห้ง ตัวอย่างที่หายากอื่นๆ มาจากบริเวณรอบนอกที่เย็นกว่าและเป็นน้ำแข็งกว่าของระบบดาวเคราะห์ของเรา แม้ว่าโดยทั่วไปจะคิดว่าน้ำมาจากระบบสุริยะชั้นนอกมายังโลก แต่ก็ยังไม่สามารถระบุได้ว่าวัตถุประเภทใดที่สามารถนำพาน้ำนั้นไปทั่วระบบสุริยะได้ Sune Nielsen ผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า "เรารู้ว่าวัตถุในระบบสุริยะชั้นนอกจำนวนมากมีความแตกต่าง แต่สันนิษฐานโดยปริยายว่าเนื่องจากวัตถุเหล่านี้มาจากระบบสุริยะชั้นนอก จึงต้องมีน้ำจำนวนมากด้วย" Sune Nielsen ผู้ร่วมวิจัยกล่าว นักธรณีวิทยาที่ Woods Hole Oceanographic Institution "กระดาษของเราแสดงให้เห็นว่านี่ไม่ใช่กรณีนี้ ทันทีที่อุกกาบาตละลาย จะไม่มีน้ำเหลืออยู่" หลังจากวิเคราะห์ตัวอย่างอุกกาบาตอะคอนไดรต์แล้ว นักวิจัยพบว่าน้ำมีมวลน้อยกว่าสองในล้านส่วน สำหรับการเปรียบเทียบ อุกกาบาตที่มีฝนตกชุกที่สุด ซึ่งเป็นกลุ่มที่เรียกว่า carbonaceous chondrites มีน้ำมากถึง 20% โดยน้ำหนัก หรือมากกว่าตัวอย่างอุกกาบาตที่ Newcombe และผู้เขียนร่วมศึกษาถึง 100,000 เท่า ซึ่งหมายความว่าการให้ความร้อนและการละลายของดาวเคราะห์มีค่าใกล้เคียงกันจะนำไปสู่การสูญเสียน้ำเกือบทั้งหมด โดยไม่คำนึงว่าค่าดาวเคราะห์เหล่านี้เกิดขึ้นที่ใดในระบบสุริยะ และปริมาณน้ำที่พวกมันเริ่มใช้ นิวคอมบ์และผู้เขียนร่วมของเธอค้นพบว่าวัตถุนอกระบบสุริยะทั้งหมดไม่ได้อุดมไปด้วยน้ำ ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่ได้รับความนิยม สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสรุปได้ว่าน้ำน่าจะถูกส่งมายังโลกผ่านทางอุกกาบาตที่ยังไม่ละลายหรือเป็นท่อน้ำดี Newcombe กล่าวว่าการค้นพบของพวกเขามีการใช้งานนอกเหนือจากธรณีวิทยา นักวิทยาศาสตร์จากหลายสาขาวิชา และโดยเฉพาะนักวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบ สนใจต้นกำเนิดของน้ำในโลก เนื่องจากมีความเชื่อมโยงอย่างลึกซึ้งกับชีวิต "น้ำถือเป็นส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิตที่จะสามารถเติบโตได้ ดังนั้นในขณะที่เรามองออกไปในจักรวาลและค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้ทั้งหมด เราจึงเริ่มค้นหาว่าระบบดาวเคราะห์ใดในระบบเหล่านี้ที่อาจเป็นเจ้าภาพชีวิตได้ "นิวคอมบ์กล่าว "เพื่อที่จะสามารถเข้าใจระบบสุริยะอื่น ๆ เหล่านี้ เราต้องการเข้าใจระบบสุริยะของเรา"