עד כמה המים נפוצים ביקום?

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

המים בכוס שלך הם העתיקים ביותר שראית בחייך; רוב המולקולות שלו עתיקות יותר מהשמש עצמה. הוא הופיע זמן קצר לאחר שהכוכבים הראשונים נדלקו, ומאז האוקיינוס הקוסמי מתודלק על ידי הכבשנים התרמו-גרעיניים שלהם. כמתנה מהכוכבים העתיקים, כדור הארץ קיבל את האוקיינוס העולמי, ואת כוכבי הלכת והלוויינים השכנים - קרחונים, אגמים תת קרקעיים ואוקיינוסים גלובליים של מערכת השמש.

1. המפץ הגדול

המימן ישן כמעט כמו היקום עצמו: האטומים שלו הופיעו ברגע שטמפרטורת היקום הנולד ירדה כל כך עד שפרוטונים ואלקטרונים יכלו להתקיים. מאז, מימן היה היסוד הנפוץ ביותר ביקום במשך 14.5 מיליארד שנים, הן במסה והן במספר האטומים. ענני גז, בעיקר מימן, ממלאים את כל החלל.

בשנת 2011, אסטרונומים גילו כוכב צעיר דמוי שמש בקבוצת הכוכבים פרסאוס, שפולט מזרקות מים שלמות.

בהאצה בשדה המגנטי החזק של הכוכב, מולקולות H20 במהירות פי 80 ממהירות כדור מקלע נמלטו מבפנים הכוכב, ועם התקררות הפכו לטיפות מים. ככל הנראה, פליטות כאלה של כוכבים צעירים הם אחד ממקורות החומר, כולל מים, בחלל הבין-כוכבי.

2. כוכבים ראשונים

כתוצאה מהתמוטטות הכבידה של ענני מימן והליום, הופיעו הכוכבים הראשונים שבתוכם החל היתוך תרמו-גרעיני ונוצרו יסודות חדשים, ביניהם חמצן.

חמצן ומימן נתנו מים; המולקולות הראשונות שלו יכלו להיווצר מיד לאחר הופעת הכוכבים הראשונים - לפני 12, 7 מיליארד שנים. בצורה של גז מפוזר מאוד, הוא ממלא את החלל הבין-כוכבי, מקרר אותו ובכך מקרב כוכבים חדשים.

בשנת 2011, אסטרונומים מצאו את מאגר החלל הגדול ביותר של מים. הוא התגלה בקרבת חור שחור ענק ועתיק במרחק של 12 מיליארד שנות אור מכדור הארץ; יהיו מספיק מים כדי למלא את האוקיינוסים של כדור הארץ פי 140 טריליון!

אבל האסטרונומים התעניינו יותר לא בכמות המים, אלא בגילם: הרי המרחק לענן מצביע על כך שהוא היה קיים כאשר גיל היקום היה עשירית מההווה. המשמעות היא שכבר אז מילאו המים חלק מהמרחב הבין-כוכבי.

3. מסביב לכוכבים

המים שהיו קיימים בענן הגז שהוליד את הכוכב עוברים לחומר של הדיסק הפרוטופלנטרי ולעצמים הנוצרים ממנה - כוכבי לכת ואסטרואידים. בסוף חייהם, הכוכבים המאסיביים ביותר מתפוצצים לסופרנובות, ומשאירים אחריהם ערפיליות שבהן כוכבים חדשים מתפוצצים.

מים במערכת השמש

מדענים מאמינים שיש שני מאגרים למים על פני כדור הארץ. 1. על פני השטח: אדים, נוזל, קרח. אוקיינוסים, ימים, קרחונים, נהרות, אגמים, לחות אטמוספרית, מי תהום, מים בתאים חיים.

מקור: מים של שביטים ואסטרואידים שהפציצו את כדור הארץ לפני 4, 1-3, 8 מיליארד שנים. 2. בין הגלימות העליונות והתחתונות. מים בצורה קשורה בהרכב המינרלים. מקור: מים מענן פרוטוסולרי של גז בין-כוכבי, או, לפי גרסה אחרת, מים מערפילית פרוטוסולרית שנוצרה מפיצוץ סופרנובה.

בשנת 2011 גילו גיאולוגים אמריקאים ביהלום שהושלך לפני השטח במהלך התפרצות הר געש ברזילאי, מינרל רינגוודיט בעל תכולת מים גבוהה.

הוא נוצר בעומק של יותר מ-600 ק מ מתחת לאדמה, והמים המינרליים היו מצויים במאגמה שהולידה אותו. ובשנת 2015, קבוצה נוספת של גיאולוגים, שהסתמכה על נתונים סיסמיים, הגיעה למסקנה שיש הרבה מים בעומק הזה - כמו באוקיינוס העולמי על פני השטח, אם לא יותר.

עם זאת, אם מסתכלים בצורה רחבה יותר, השביטים והאסטרואידים של מערכת השמש שאלו את המים שלהם מהענן הפרוטוסולרי של גז קוסמי, מה שאומר שלאוקיינוסים של כדור הארץ ולמים המפוזרים במאגמה יש מקור קדום אחד.

• מַאְדִים: כיפות קרח קוטביות, נחלים עונתיים, אגם מים נוזליים מלוחים בקוטר של כ-20 ק"מ בעומק של כ-1.5 ק"מ.
• חגורת אסטרואידים: מים נמצאים ככל הנראה על האסטרואידים מסוג C של חגורת האסטרואידים, כמו גם על חגורת קויפר וקבוצות קטנות של אסטרואידים (כולל הקבוצה הארצית) בצורה קשורה. אושרה נוכחותן של קבוצות הידרוקסיל במינרלים של האסטרואיד Bennu, מה שמצביע על כך שהמינרלים באו פעם במגע עם מים נוזליים.
• ירחים של צדק. אֵירוֹפָּה: אוקיינוס של מים נוזליים מתחת לשכבת קרח או קרח צמיג ונייד מתחת לשכבת קרח מוצק.
• גנימד: אולי לא אוקיינוס תת-קרחוני אחד, אלא כמה שכבות של קרח ומים מלוחים.
• קליסטו: אוקיינוס מתחת ל-10 קילומטרים של קרח.
• ירחי שבתאי. מימאס: ניתן להסביר את המוזרויות של הסיבוב על ידי קיומו של האוקיינוס התת-קרחוני או הצורה הלא סדירה (המוארכת) של הליבה.
• Enceladus: עובי קרח מ-10 עד 40 ק"מ. גייזרים פורצים מבעד לסדקים בקרח. מתחת לקרח יש אוקיינוס נוזלי מלוח.
• טִיטָן: אוקיינוס מלוח מאוד 50 ק"מ מתחת לפני השטח; או קרח מלוח המשתרע עד הליבה הסלעית של הלוויין.
• ירחי נפטון. טרִיטוֹן: מים וחנקן קרח וגייזרים חנקן על פני השטח. יש כנראה כמויות גדולות של אמוניה נוזלית במים מתחת לקרח.
• פלוטו: אוקיינוס נוזלי מתחת לחנקן מוצק, מתאן ותחמוצות פחמן יכול להסביר את החריגות במסלול של כוכב הלכת הננסי.