Organiskt material i nebulosa kan vara källan till markvatten. Kredit:NASA, ESA, och Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Forskare har funnit att det interstellära organiska materialet kan producera rikligt med vatten genom uppvärmning, antyder att organiskt material kan vara källan till landvatten.
Det finns kvar ett antal mysterier på vår planet, inklusive vattnets svårfångade ursprung på jorden. Aktiva studier antydde att landvatten hade levererats av isiga kometer eller meteoriter innehållande vattenhaltiga silikater som kom från utanför "snölinjen" - gränsen bortom vilken is kan kondensera på grund av de låga temperaturerna. Nyare studier, dock, har tillhandahållit observationer som motsätter sig teorin om kometursprung, ändå misslyckas med att föreslå rimliga ersättningar för källan till landvatten. "Tills nu, mycket mindre uppmärksamhet har ägnats åt organiskt material, jämfört med is och silikater, även om det finns ett överflöd innanför snögränsen", säger planetforskaren Akira Kouchi vid Hokkaido University.
I den aktuella studien publicerad i Vetenskapliga rapporter , en grupp forskare ledda av Akira Kouchi visar att uppvärmning av det interstellära organiska materialet vid hög temperatur kan ge rikligt med vatten och olja. Detta tyder på att vatten kan produceras innanför snögränsen, utan bidrag från kometer eller meteoriter som levererats utanför snögränsen.
Den interstellära organiskt materialanalogen producerar vattendroppar och olja när uppvärmningstemperaturen steg. Vid 102 ℃, analog av organiskt material var enhetlig. Vid 350 ℃, vattendroppar syntes tydligt. Vid 400 ℃, svart olja producerades tydligen. Kredit:Hideyuki Nakano et al., Vetenskapliga rapporter , 8 maj, 2020
Efter uppvärmning till 400 ℃, analog av interstellärt organiskt material tydligt separerat i två lager av olja (svart) och vatten (gulaktigt transparent) (a:före uppvärmning, b:efter uppvärmning vid 400 ℃). Kredit:Hideyuki Nakano et al., Vetenskapliga rapporter , 8 maj, 2020
Ny insikt om vattnets ursprung på jorden
Som ett första steg, forskarna gjorde en analog av organiskt material i interstellära molekylära moln med hjälp av kemiska reagenser. För att göra det analoga, de hänvisade till analytiska data för interstellära organiska ämnen som framställts genom att bestråla UV på en blandning som innehåller H 2 O, CO, och NH 3 , som efterliknade dess naturliga syntetiska process. Sedan, de värmde gradvis upp den organiska materielanalogen från 24 till 400 ℃ under tryckt tillstånd i en diamantstädcell. Provet var enhetligt till 100 ℃, men separerades i två faser vid 200 ℃. Vid cirka 350 ℃, bildandet av vattendroppar blev tydligt och storleken på dropparna ökade när temperaturen steg. Vid 400 ℃, förutom vattendroppar, svart olja producerades.
Gruppen genomförde liknande experiment med större mängder organiskt material, som också gav vatten och olja. Deras analys av absorptionsspektra visade att huvudkomponenten i den vattenhaltiga produkten var rent vatten. Dessutom, kemisk analys av producerad olja visade liknande egenskaper som den typiska råoljan som finns under jorden.
"Våra resultat visar att det interstellära organiska materialet inuti snögränsen är en potentiell vattenkälla på jorden. Dessutom, den abiotiska oljeformationen vi observerade tyder på mer omfattande petroleumkällor för den antika jorden än vad vi tidigare trott, " säger Akira Kouchi. "Framtida analyser av organiskt material i prover från asteroiden Ryugu, som Japans asteroidutforskare Hayabusa2 kommer att ta tillbaka senare i år, borde främja vår förståelse av ursprunget till landvatten."
