الماء من مذنب أو كويكب؟

تلقي رشيد ضوءًا جديدًا على تاريخ المياه في إسرائيل

قبل شهر، احتفل عالم العلوم بأول هبوط في التاريخ على مذنب. ومع ذلك، فإن الاكتشافات العلمية للمهمة الناجحة قد بدأت للتو في النشر. اقتربت المركبة الفضائية روزيتا، التي أطلقت مركبة الهبوط على المذنب تشوريوموف جارسيمينكو، من المذنب بالفعل في مايو من العام الماضي، ودخلت مداره حوله في أغسطس. وحتى ذلك الحين، بدأت روزيتا بجمع الكثير من البيانات عن المذنب بأدواتها، وأخذ عينات من الغازات والغبار المنبعث منه أثناء اقترابه من الشمس وارتفاع حرارته. تتعلق إحدى النتائج الأولى من هذه العينات بشكل مباشر بمصدر المياه على الأرض.

الثقيلة والخفيفة

تتكون المذنبات في الغالب من الجليد، لذا فإن التفسير التقليدي هو أن المذنبات التي اصطدمت بالأرض المبكرة كانت المصدر الرئيسي لمياه المحيط. يمكن التحقق من هذا التفسير بسهولة نسبية، عندما يكون لديك وصول جيد إلى المذنب. والسبب هو أن المذنبات لم تتغير كثيرًا منذ بداية النظام الشمسي، وبقي تركيبها الكيميائي كما هو. ولذلك، إذا كانت المذنبات هي المصدر الرئيسي للمياه على الأرض، فإن تكوين مياهها يجب أن يكون مشابها لمياه البحر لدينا. ما هو المقصود بتكوين مماثل؟ كما تعلم، الماء يتكون من الأكسجين والهيدروجين. توجد ذرات الهيدروجين في عدة أشكال، تختلف في وزنها الذري، ولكن ليس في أي خاصية كيميائية. تحتوي نواة ذرة الهيدروجين "العادية" على بروتون فقط. وهناك شكل نادر من الهيدروجين، يحتوي أيضًا على نيوترون واحد في النواة، وبالتالي فإن وزنه مضاعف، وتسمى هذه الذرة الديوتيريوم. على الأرض، هناك حوالي واحدة من كل 6,400 ذرة هيدروجين هي ذرة ديوتريوم. والشكل الأكثر ندرة هو التريتيوم - وهو ذرة هيدروجين تحتوي نواتها على بروتون ونيوترونين - وهو نادر الوجود بشكل طبيعي. وبما أن جزيء الماء الواحد يتكون من ذرة أكسجين واحدة وذرتي هيدروجين، فإن جزيء واحد فقط من كل 41 مليون (6,400*6,400) جزيء ماء يحتوي على ذرتين من الديوتيريوم. وهذا الجزيء أثقل بنسبة 10% تقريبًا من الماء العادي، ولذلك يطلق عليه "الماء الثقيل". والآن يمكننا العودة إلى المذنب: إذا كان تردد الماء الثقيل في جليد المذنبات مشابها لتكراره على الأرض، فيمكن الافتراض أن معظم الماء جاء من المذنبات. ومن ناحية أخرى، إذا كانت النسبة غير مناسبة، علينا أن نبحث عن مصدر آخر لمياهنا.

صخور وجودنا

أحد الأجهزة الموجودة في المركبة الفضائية روزيتا هو مقياس الطيف المسمى "روزينا"، وهو قادر على قياس كتلة المواد المختلفة عن بعد، بما في ذلك بخار الماء المنبعث من المذنب. وكشفت النتائج، التي نشرت اليوم في مجلة ساينس، أن تركيز الماء الثقيل في جليد المذنب "تشوريوموف جارسيمينكو" أعلى بنحو ثلاثة أضعاف من تركيزه في مياه محيطاتنا، وأيضا أعلى بكثير من ذلك الموجود على سطح الأرض. المذنبات الأخرى. "إن الكمية الكبيرة نسبيا من الماء الثقيل مقارنة بالمياه الخفيفة تعني أن المذنبات ربما ليست هي التي جلبت معظم الماء إلى الأرض بعد تشكلها"، يوضح البروفيسور عكيفا بار نون من جامعة تل أبيب، أحد الباحثين المبادرين لبرنامج روزيتا وهو شريك في الأبحاث التي تجرى من خلاله. "من المحتمل أن مياهنا ساهمت في الكتل الصخرية التي ساهمت أيضًا في كتلة الأرض، أي الكويكبات التي ضربت الأرض القديمة". تحتوي هذه الكويكبات على جزيئات الجليد والماء المحاصرة داخل صخورها. ويدعم تحليل التركيب المائي للنيازك، وهي شظايا الكويكبات التي تصل إلى الأرض، هذه النظرية، كما يوضح بار نون.

بداية الطريق

ولا يزال لغز مصدر المياه في كدهوا بعيدا عن الحل الكامل. تشير نتائج روزيتا إلى التباين الكبير في التركيب المائي لأنواع مختلفة من المذنبات، وربما يرجع ذلك إلى حقيقة أنها تشكلت في مناطق مختلفة من النظام الشمسي. وهذا بالطبع يزيد الصورة تعقيدًا، لأنه من الممكن أن تكون أنواع مختلفة من المذنبات والكويكبات قد ساهمت بنسب مختلفة في التركيب النهائي للمياه المتكونة هنا. ولا ينبغي لنا أن نستبعد احتمال أن العمليات التي حدثت على الأرض، مثل التعرض للإشعاع بعد اصطدام كويكب، لم تغير تدريجيا تكوين الماء. ومع ذلك، فإن فحص تركيبة الماء ليس سوى جزء صغير من الكم الهائل من البيانات العلمية التي تم جمعها من روزيتا، وكذلك من مركبة الهبوط فيلة. ومن المتوقع نشر المزيد والمزيد من المقالات في الأشهر المقبلة، وسيتم جمع المزيد من البيانات مع اقتراب المذنب من الشمس وانبعاث المزيد من الغازات والغبار. وبالطبع، كل هذا يضاف إلى المهمات الأخرى التي من المفترض أن تستكشف الكويكبات، مثل مهمة "هيابوسا" اليابانية التي أطلقت الأسبوع الماضي. ومن المتوقع أن تساهم البيانات بشكل كبير في معرفتنا بالنظام الشمسي، والذي حتى اليوم، بعد ما يقرب من ستة عقود من الرحلات الفضائية، بدأنا للتو في التعرف عليه.