Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego zbadają skąd na Ziemi wzięła się woda

Projekt HYADES, opracowany przez naukowców z Obserwatorium Astronomicznego i Instytutu Fizyki UJ, to szansa na poszerzenie naszej wiedzy o Wszechświecie i próba rozwiązania zagadki obecności wody na Ziemi. Pomoże w tym specjalny teleskop kosmiczny na którego budowę i obserwacje 3 mln euro dotacji przyznała właśnie Europejska Rada ds. Badań Naukowych (ERC, European Research Council).

Skąd na Ziemi wzięła się woda

Woda jest niezbędna do życia wszystkich organizmów, jest także głównym budulcem komet, choć bardzo trudno jest ją na nich zaobserwować. Łatwiej jest natomiast zobaczyć uwolnione atomy wodoru, ponieważ emitują duże ilości światła w tzw. linii Lyman alfa. Niestety linia ta ukryta jest w zakresie dalekiego ultrafioletu i atmosfera ziemska skutecznie ją pochłania.

Dlatego w ramach projektu zbudowany zostanie specjalny teleskop przystosowany do badania śladów wodoru i deuteru (izotopu ciężkiego wodoru złożonego z protonu i neutronu). Sukces obserwacji może pomóc w odpowiedzi na pytanie, jak to się stało, że znaczna część Ziemi pokryta jest wodą, skoro nasza planeta, u swoich początków, formowała się bez wody, bo była zbyt gorąca.

Jedna z hipotez zakłada, że ziemska woda także ma swoje źródło w kosmosie. By to potwierdzić, naukowcy zamierzają oceniać skład izotopów wodoru na wybranych kometach i sprawdzać te wyniki ze składem izotopowym wody na ziemi.

Misja HYADES

Naukowcy nie mają wątpliwości, że dzięki otrzymanej dotacji uda się przeprowadzić badania na niespotykaną dotąd skalę i w błyskawicznym tempie. „W ciągu ostatnich 35 lat podobne badania przeprowadzono z największym trudem dla 12 komet i uzyskano niejednoznaczne wyniki. W ramach projektu HYADES przebadamy pod tym kątem około 50 komet i to zaledwie w 3 lata” – czytamy w komunikacie UJ.

Naukowcy zamierzają także wykorzystać wybudowane w ramach misji kosmicznej HYADES nowe urządzenie do zbadania grupy planetoid, które przypominają swoim wyglądem komety i są położone niedaleko od Ziemi. Nie można wykluczyć, że tam także jest woda, ale na razie jeszcze nie udało się tego potwierdzić. Krakowscy badacze chcą również pod tym kątem zbadać odkrytą w 2017 roku planetoidę nazwaną Oumuamua.

Misję nieprzypadkowo nazwano HYADES, ponieważ nawiązuje do mitologicznych nimf, które przynosiły opady deszczu. Bardzo długo uważano, że wody w kosmosie nie ma, jak się jednak okazało, jej zbiorniki są bardzo liczne, szczególnie właśnie na kometach. Jedna z hipotez pojawienia się wody na Ziemi lokuje ten fakt w czasie tzw. Wielkiego Bombardowania, do którego doszło ok. 4,2-3,8 mld lat temu. W Ziemię, znacznie już chłodniejszą, niż w czasie powstawania, masowo uderzały wtedy planetoidy i okruchy skalno-lodowe.

Woda w kosmosie

Ciekawych spostrzeżeń, które mogą przybliżać nas do potwierdzenia tej teorii dokonała japońska sonda kosmiczna Hayabusa-2 badająca asteroidę Ryugu. Jak ogłoszono jesienią 2022 roku, w drobinkach pyłu zebranego na asteroidzie położonej ok. 300 mln km od Ziemi znajdowała się kropla wody. Zbadano ją i ustalono, że była wodą gazowaną zawierającą sól i pozostałości organiczne. Według badaczy, potwierdza to teorię, że asteroidy mogły podczas zderzeń z ziemią dostarczać na nią słoną wodę. Być może też takie było źródło pochodzenia na ziemi materii organicznej, np. aminokwasów. Naukowcy są bardzo zaskoczeni faktem, że w maleńkiej próbce kropla wody zachowała się w postaci płynnej, a nie np. zamarzniętej. Jedna z hipotez zakłada, że właśnie woda mogła być nośnikiem materii organicznej.

Fascynujące są też spostrzeżenia na temat składu wody w kosmosie i jego podobieństwa do składu wody na ziemi wynikające z badań meteorytu, który w lutym 2021 roku spadł w miejscowości Winchcombe w Wielkiej Brytanii. Ponieważ jego lot uważnie obserwowano, bardzo szybko udało się zebrać sporo odłamków, a te przyniosły ciekawe wiadomości. Jak się okazało, jest on starszy niż Układ Słoneczny, a jego skład chemiczny nie zmienił się od ok. 4,5 mld lat. Także znaleziono w nim wodę i materię organiczną, a skład wody był bardzo zbliżony do ziemskiej. Projekt HYADES został opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Jagiellońskiego w składzie: Michał Drahus, Piotr Guzik i Mikołaj Sabat z Obserwatorium Astronomicznego UJ, oraz Tomasz Kawalec z Instytut Fizyki UJ. Consolidator Grant przyznany badaczom przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych jest przeznaczony dla osób od 7 do 12 lat po uzyskaniu doktoratu. Projekt będzie prowadzony przez pięć lat.

Oprac. Jolanta Pawnik