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지구의 물: 정말 우주 먼지에서 왔을까?

우주 먼지가 지구에 물을 가져옵니다.

국제 과학자 팀이 있을 법하지 않은 범인인 태양을 가리키는 설득력 있는 새로운 증거를 발견한 후 지구상의 물의 기원에 대한 핵심 미스터리를 풀었을 수도 있습니다.

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오늘 저널에 발표된 새로운 논문에서 자연 천문학, 영국, 호주, 미국의 연구원 팀은 고대 소행성에 대한 새로운 분석이 어떻게 외계 먼지 입자가 행성이 형성될 때 지구로 물을 운반했음을 시사하는지 설명합니다.

곡물의 수분은 다음과 같이 생성되었습니다. 우주 풍화, 태양풍으로 알려진 태양의 하전 입자가 곡물의 화학적 조성을 변경하여 물 분자를 생성하는 과정입니다. 

이 발견은 비정상적으로 물이 풍부한 지구가 표면의 70%를 덮고 있는 바다를 어디서 얻었는지에 대한 오랜 질문에 답할 수 있습니다. 이는 우리 태양계의 다른 암석 행성보다 훨씬 더 많습니다. 또한 미래의 우주 임무가 공기가 없는 세계에서 물 공급원을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.

행성 과학자들은 수십 년 동안 지구의 바다의 근원에 대해 의아해했습니다. 한 이론에 따르면 C형 소행성으로 알려진 물을 운반하는 한 종류의 우주 암석이 행성에 물 4.6억 년 전 형성의 마지막 단계에 있습니다.  

그 이론을 테스트하기 위해 과학자들은 이전에 물이 풍부한 탄소질 콘드라이트 운석으로 지구에 떨어진 C형 소행성 덩어리의 동위원소 '지문'을 분석했습니다. 운석수의 수소와 중수소의 비율이 지상수의 비율과 일치한다면 과학자들은 C형 운석이 원인이 될 가능성이 있다고 결론지을 수 있습니다.

결과는 그다지 명확하지 않았습니다. 일부 물이 풍부한 운석의 중수소/수소 지문은 실제로 지구의 물과 일치했지만 많은 것은 일치하지 않았습니다. 평균적으로 이 운석의 액체 지문은 지구의 맨틀과 바다에서 발견되는 물과 일치하지 않습니다. 대신 지구는 약간 더 가벼운 동위원소 지문을 가지고 있습니다. 

다시 말해서, 지구의 물 중 일부는 C형 운석에서 왔음에 틀림없지만, 형성되는 지구는 태양계의 다른 곳에서 기원한 적어도 하나 이상의 동위원소 광원으로부터 물을 받았음에 틀림없다. 

글래스고 대학이 이끄는 팀은 원자 프로브 단층 촬영이라는 첨단 분석 프로세스를 사용하여 C형보다 태양에 더 가까운 궤도를 도는 S형 소행성으로 알려진 다른 유형의 우주 암석 샘플을 자세히 조사했습니다. 그들이 분석한 샘플은 일본의 우주 탐사선 하야부사가 수집한 이토카와라는 소행성에서 나온 것으로 2010년에 지구로 돌아왔습니다.

원자 프로브 단층 촬영을 통해 팀은 한 번에 한 원자씩 입자의 원자 구조를 측정하고 개별 물 분자를 감지할 수 있었습니다. 그들의 발견은 우주 풍화 작용에 의해 Itokawa에서 나온 먼지 크기의 입자 표면 바로 아래에 상당한 양의 물이 생성되었음을 보여줍니다. 

초기 태양계는 먼지가 많은 곳이었고, 우주 먼지 입자의 표면 아래에서 물이 생성될 수 있는 많은 기회를 제공했습니다. 연구자들은 이 물이 풍부한 먼지가 지구의 대양을 운반하는 과정의 일부로 C형 소행성과 함께 초기 지구에 비가 내려왔을 것이라고 제안합니다.

글래스고 대학교 지리 및 지구 과학 학교의 루크 데일리 박사는 이 논문의 주 저자입니다. Daly 박사는 “태양풍은 대부분 수소와 헬륨 이온의 흐름으로 태양에서 우주로 끊임없이 흘러갑니다. 이러한 수소 이온이 소행성이나 우주 먼지 입자와 같은 공기가 없는 표면에 부딪히면 표면 아래 수십 나노미터를 관통하여 암석의 화학적 구성에 영향을 줄 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 수소 이온의 '공간 풍화' 효과는 암석의 물질에서 수소 원자를 생성하기에 충분한 산소 원자를 방출할 수 있습니다.2O – 물 – 소행성의 광물 안에 갇혀 있습니다.

“결정적으로, 초기 태양계에 의해 생성된 이 태양풍 유래 물은 동위원소적으로 가볍습니다. 이는 수십억 년 전에 태양풍에 의해 부숴져 지구를 형성하는 지구로 끌어들여진 미세한 먼지가 행성의 물 저장고가 사라진 근원이 될 수 있음을 강력하게 시사합니다.”

이 논문의 공동 저자이자 Curtin University의 지구 및 행성 과학 학교의 John Curtin 석좌교수인 Phil Bland 교수는 “원자 프로브 단층 촬영을 통해 표면의 처음 50나노미터 정도 내부를 매우 자세하게 관찰할 수 있습니다. 18개월 주기로 태양을 공전하는 이토카와의 먼지 알갱이. 그것은 우리가 우주 풍화를 겪은 이 가장자리 조각에 충분한 물이 들어 있다는 것을 알 수 있었습니다. 우리가 그것을 확장하면 암석 20입방미터당 약 XNUMX리터에 달할 것입니다.”

공동 저자인 퍼듀대학교 지구대기 및 행성과학부의 미셸 톰슨 교수는 “이 놀라운 기술이 없었다면 불가능했을 측정이다. 우주에 떠다니는 작은 먼지 입자가 지구의 물의 동위원소 구성에 관한 책의 균형을 맞추는 데 어떻게 도움이 되는지에 대한 놀라운 통찰력을 제공하고, 그 기원의 미스터리를 푸는 데 도움이 되는 새로운 단서를 제공합니다.”

연구원들은 테스트 결과가 정확한지 확인하기 위해 세심한 주의를 기울였으며 결과를 확인하기 위해 다른 출처와 추가 실험을 했습니다.

Daly 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다. “Curtin University의 원자 탐침 단층 촬영 시스템은 세계적 수준이지만 우리가 여기에서 수행하는 일종의 수소 분석에 실제로 사용된 적이 없었습니다. 우리는 우리가 보고 있는 결과가 정확한지 확인하고 싶었습니다. 저는 2018년 Lunar and Planetary Science 컨퍼런스에서 예비 결과를 발표하고 참석한 동료가 자신의 샘플로 우리의 결과를 검증하는 데 도움을 줄 수 있는지 물었습니다. 기쁘게도 NASA Johnson Space Center와 University of Hawai'i at Mānoa, Purdue, Virginia 및 Northern Arizona Universities, Idaho 및 Sandia 국립 연구소의 동료들이 모두 도움을 제공했습니다. 그들은 우리에게 수소 대신 헬륨과 중수소로 조사된 유사한 광물의 샘플을 주었습니다. 그리고 이러한 물질의 원자 탐사 결과로부터 우리가 이토카와에서 보고 있는 것이 기원이 외계인이라는 것이 빠르게 분명해졌습니다.

“이 연구에 지원을 제공한 동료들은 실제로 우주 풍화를 위한 드림 팀에 해당하므로 우리가 수집한 증거에 대해 매우 기쁘게 생각합니다. 그것은 초기 태양계가 어떻게 생겼는지, 지구와 바다가 어떻게 형성되었는지에 대한 훨씬 더 나은 이해의 문을 열 수 있습니다.”

이 논문의 공동 저자인 호놀룰루 마노아에 있는 하와이 대학교의 존 브래들리 교수는 다음과 같이 덧붙였습니다. 불과 XNUMX년 전만 해도 태양풍 조사는 태양계에서 물의 기원과 관련이 있다는 개념이 있었습니다. , 지구의 바다와 훨씬 덜 관련성이 있다면 회의론으로 환영받았을 것입니다. 물이 생성된다는 것을 처음으로 보여줌으로써 원위치 소행성 표면에서 우리의 연구는 태양풍과 산소가 풍부한 먼지 입자의 상호 작용이 실제로 물을 생성한다는 축적된 증거를 기반으로 합니다. 

"행성 강착이 시작되기 전에 태양 성운 전체에 풍부했던 먼지가 불가피하게 조사되었기 때문에, 이 메커니즘에 의해 생성된 물은 행성계의 물의 기원 및 아마도 지구 해양의 동위원소 구성과 직접적인 관련이 있습니다."

우주의 풍화된 표면에 얼마나 많은 물이 포함될 수 있는지에 대한 그들의 추정은 또한 미래의 우주 탐험가들이 겉보기에 가장 건조한 행성에서도 물 공급을 제조할 수 있는 방법을 제안합니다. 

공동 저자인 하와이 대학교 마노아(Mānoa)에 있는 호프 이시이(Hope Ishii) 교수는 다음과 같이 말했습니다. . 

“우리는 이토카와에 물을 만든 동일한 공간 풍화 과정이 달이나 소행성 베스타와 같은 공기가 없는 많은 세계에서 어느 정도 발생했을 것이라고 가정하는 것이 합리적이라고 생각합니다. 그것은 우주 탐험가들이 행성 표면의 먼지에서 직접 신선한 물을 처리할 수 있다는 것을 의미할 수 있습니다. 행성을 형성하는 과정이 우리가 지구 너머로 뻗어나갈 때 인간의 삶을 지원하는 데 도움이 될 수 있다고 생각하는 것은 흥미진진합니다.” 

Daly 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다. “NASA의 Artemis 프로젝트는 달에 영구적인 기지를 건설하기 시작했습니다. 이 연구에서 이토카와에서 발견한 태양풍에 의해 생성된 유사한 저수지가 달 표면에 있다면 그 목표를 달성하는 데 도움이 되는 거대하고 귀중한 자원이 될 것입니다.”

'지구의 바다에 대한 태양풍의 기여'라는 제목의 팀의 논문은 자연 천문학. 

글래스고 대학교, 커틴 대학교, 시드니 대학교, 옥스포드 대학교, 하와이 대학교 마노아, 자연사 박물관, 이다 국립 연구소, 록히드 마틴, 샌디아 국립 연구소, NASA 존슨 우주 센터, 버지니아 대학교, 노던 애리조나 대학교 및 퍼듀 대학교가 모두 이 논문에 기여했습니다. 

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저자에 관하여

린다 S. 혼홀츠

Linda Hohnholz는 편집장이었습니다. eTurboNews 몇 년 동안.
그녀는 글쓰기를 좋아하고 세부 사항에 주의를 기울입니다.
그녀는 또한 모든 프리미엄 콘텐츠와 보도 자료를 담당하고 있습니다.

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