Dünya’daki Su ve Güneş Rüzgârı

Dünya’daki suyun kaynağının ne olduğu üzerine araştırmalar yapan gök bilimciler genellikle izotop oranlarına odaklanır.

İzotoplar, bir elementin farklı sayıda nötrona sahip atomlarıdır. Örneğin hidrojenin protyum (H), döteryum (D) ve trityum (T) olarak adlandırılan üç izotopu vardır. Bu izotopların çekirdeğinde sırasıyla 0, 1 ve 2 tane nötron bulunur. 

İzotoplar, farklı sayıda nötron içerdiklerinden doğal olarak farklı kütlelere sahiptir. Döteryum içeren su molekülleri, protyum içeren su moleküllerinden daha ağırdır. Bu yüzden “ağır su” olarak adlandırılırlar.

Dünya’daki suyun bir kısmı ağır sudur. Söz konusu okyanus suları olduğunda, döteryum izotoplarının protyum izotoplarına oranı yaklaşık olarak 1,56x10^-4’tür. Yer kabuğu ve mantoda ise bu oran biraz daha düşüktür.

Bugün gök bilimciler arasındaki yaygın kanı, Dünya’daki suyun büyük bir kısmının karbonlu kondrit ya da kısaca C-türü olarak adlandırılan asteroitler tarafından Dünya’ya taşındığı. Bu asteroitlerin kısaca CM, CI ve CR olarak adlandırılan üç türü vardır. CM, CI ve CR türü asteroitlerdeki döteryum/protyum oranı sırasıyla yaklaşık olarak 1,48 x10^-4, 1,68 x10^-4, 2,57 x10^-4’tür.

Itokawa asteroidi. S-türü (silisyumlu) bir asteroit. Görsel: JAXA

CM ve CI türü asteroitlerin döteryum/protyum oranı, Dünya’daki okyanuslarınkine görece yakın olsa da yeryüzüne sadece bu tür asteroitler düşmez. Glasgow Üniversitesinden Luke Daly ve öğrencileri de Dünya’ya hangi tür asteroitlerin hangi sıklıkla düştüğü göz önüne alındığında, C-türü asteroitlerin Dünya’daki suyun tek kaynağı olamayacağına, protyum/döteryum oranı daha düşük başka kaynaklara da ihtiyaç olduğuna dikkat çekiyor. Araştırmacılar Nature Astronomy’de yayımladıkları çalışmada, Dünya’daki suyun önemli bir kısmının, Güneş sisteminin ilk oluşum aşamalarında gezegenler arası toz bulutlarıyla Dünya’ya taşınmış olabileceğini iddia ediyorlar.

Gezegenler arası toz bulutunda su oluşumunun, geçtiğimiz yıllarda Ay’da da gözlemlenmiş bir süreçle gerçekleştiği öne sürülüyor. Güneş rüzgârında bulunan hidrojen iyonları hızla toz parçacıklarına çarptıklarında, önce hidroksil (OH) sonra da su (H₂O) oluşumuna yol açabilir. Daly ve öğrencileri, Dünya’daki suyun önemli bir kısmının bu şekilde gezegenler arası toz bulutunda oluştuktan sonra Dünya’ya taşınmış olabileceğini iddia ediyor.

Dünya’daki suyun yaklaşık yarısının, güneş rüzgârının tetiklediği tepkimelerin sonucu oluştuğu iddia ediliyor. 

Araştırmacılar öne sürdükleri düşünceyi çeşitli deneylerle de destekliyorlar. İlk olarak, bilimsel çalışmalar Japonya Uzay Ajansının (JAXA) bir S-türü (silisyumlu) asteroit olan Itokawa asteroidinden Dünya’ya getirdiği örneklerde su olduğunu gösteriyor. Yapılan ölçümlere göre Itokawa asteroidindeki kayaçların her bir metreküpünde döteryum/protyum oranı 1,35x10^-4 olan 20 litre su var. Ayrıca laboratuvar ortamında yapılan deneyler de hidrojen iyonlarıyla bombardıman edilen silisyumlu minerallerde su oluştuğunu gösteriyor.

Araştırmacılar Dünya’daki suyun yaklaşık yarısının, Güneş sisteminin ilk aşamalarında toz bulutlarıyla Dünya’ya taşınmış olabileceğini tahmin ediyor.