Στα όρια του Ηλιακού Συστήματος μια αρχέγονη δεξαμενή νερού πλούσια σε βαριά ισότοπα οξυγόνου

Μια τεράστια αρχέγονη δεξαμενή νερού, με υψηλή συγκέντρωση βαρέων ισοτόπων οξυγόνου και σε μεγάλο βαθμό απομονωμένη από τα υλικά των εσώτερων περιοχών, ενδέχεται να βρίσκεται στα όρια του Ηλιακού Συστήματος.

Η υπόθεση υποστηρίζεται από νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science Advances, με επικεφαλής τον Λίντσεϊ Κέλερ από το Διαστημικό Κέντρο Τζόνσον της NASA, σε συνεργασία με τους Μινγκ-Τσανγκ Λιου και Κέβιν ΜακΚίγκαν από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες, καθώς και τον Κρίστοφερ Σνιντ από τη NASA.

Η έρευνα βασίστηκε στην ανάλυση 12 μικροσκοπικών σωματιδίων διαπλανητικής σκόνης, τα οποία συλλέχθηκαν από τη στρατόσφαιρα της Γης. Στα δείγματα, οι επιστήμονες εντόπισαν χημικά και ισοτοπικά χαρακτηριστικά που συνάδουν με την ύπαρξη αρχαίων πάγων, πλούσιων σε βαριά ισότοπα οξυγόνου, στη Ζώνη του Κάιπερ. Πρόκειται για την περιοχή που φιλοξενεί παγωμένα ουράνια σώματα και εκτείνεται πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα.

Οι αστρονόμοι υποθέτουν εδώ και χρόνια ότι το νερό στις εξωτερικές περιοχές του Ηλιακού Συστήματος έχει διαφορετική ισοτοπική σύσταση από εκείνο που βρίσκεται στις εσωτερικές περιοχές. Η διαφορά αυτή ενδέχεται να οφείλεται σε φωτοχημικές διεργασίες που σημειώθηκαν κατά τα πρώτα στάδια σχηματισμού των πλανητών.

Ωστόσο, η άμεση επιβεβαίωση αυτής της θεωρίας αποδείχθηκε ιδιαίτερα δύσκολη. Οι μετεωρίτες που φτάνουν στη Γη σπάνια διατηρούν επαρκώς σαφή ίχνη της σύστασης των υλικών που προέρχονται από τις πιο απομακρυσμένες περιοχές του Ηλιακού Συστήματος.

Για να ξεπεράσουν αυτόν τον περιορισμό, οι ερευνητές στράφηκαν στη διαπλανητική σκόνη που συλλέγεται στα ανώτερα στρώματα της γήινης ατμόσφαιρας.

Ένα από τα σημαντικότερα ευρήματα ήταν η υψηλή πυκνότητα των ιχνών που άφησαν ενεργητικά σωματίδια προερχόμενα από τον Ήλιο. Το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό υποδηλώνει ότι τα δείγματα προέρχονταν από αντικείμενα της Ζώνης Έτζγουορθ - Κάιπερ.

Οι μεταγενέστερες ορυκτολογικές αναλύσεις έδειξαν ότι τα σωματίδια αποτελούνταν κυρίως από ενυδατωμένα ορυκτά, τα οποία σχηματίστηκαν μέσω της αλλοίωσης υλικών που αρχικά δεν περιείχαν νερό.

Χρησιμοποιώντας μοντέλα χημικών αντιδράσεων, οι επιστήμονες ανασύνθεσαν τις μεταβολές που θα μπορούσαν να έχουν υποστεί αυτά τα υλικά σε εξαιρετικά ψυχρά περιβάλλοντα. Υπό αυτές τις συνθήκες, το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα θα είχαν αντιδράσει με τα αρχικά ορυκτά, οδηγώντας στον σχηματισμό των ενώσεων που εντοπίζονται σήμερα στα δείγματα.

Το σημαντικότερο εύρημα αφορά την ισοτοπική σύσταση του νερού που συμμετείχε σε αυτές τις διεργασίες. Οι αναλύσεις αποκάλυψαν εμπλουτισμό σε οξυγόνο-17 και οξυγόνο-18, δύο σταθερά ισότοπα που είναι βαρύτερα από το συνηθισμένο οξυγόνο-16.

Σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης, αυτό το χημικό αποτύπωμα αποτελεί ισχυρή ένδειξη ότι στις πιο απομακρυσμένες περιοχές του Ηλιακού Συστήματος υπάρχει μια σημαντική δεξαμενή νερού με ιδιαίτερα ισοτοπικά χαρακτηριστικά.

Τα ευρήματα ανοίγουν νέους δρόμους στη μελέτη της εξέλιξης του πλανητικού μας συστήματος. Η ανασύνθεση της κατανομής του νερού στις διαφορετικές περιοχές του Ηλιακού Συστήματος επιτρέπει στους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τις διεργασίες που συνόδευσαν τη γέννηση των πλανητών, αλλά και την κυκλοφορία των υλικών κατά τα πρώτα στάδια του σχηματισμού τους.

Η ανακάλυψη υποδηλώνει επίσης ότι οι εξωτερικές περιοχές του Ηλιακού Συστήματος διατήρησαν, τουλάχιστον εν μέρει, μια διαφορετική χημική σύσταση από εκείνη των εσωτερικών περιοχών.

Αυτή η αρχέγονη κληρονομιά ενδέχεται να κρύβει πολύτιμες πληροφορίες για τις φυσικές και χημικές συνθήκες που επικρατούσαν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το Ηλιακό Σύστημα βρισκόταν ακόμη στα πρώτα στάδια της δημιουργίας του.