Už Neptūno orbitos, Kuiperio juostoje, gali slypėti senovinis vandens „rezervuaras“, kurio cheminis parašas skiriasi nuo Žemės vandens. Tokią išvadą mokslininkai daro iš vos keliolikos dulkių grūdelių, kurie galiausiai pasiekė mūsų planetą.
Tyrėjai, vadovaujami NASA Džonsono kosmoso centro planetų mokslininkės Lindsay Keller, aprašė 12 itin smulkių – 10–30 mikrometrų – tarpplanetinių dulkių dalelių, surinktų Žemės stratosferoje. Jų sudėtyje rasta pėdsakų, rodančių, kad kadaise su šiomis medžiagomis reagavo skystas vanduo.
Kuiperio juosta – ledinių kūnų sritis už Neptūno, maždaug 30 astronominių vienetų atstumu nuo Saulės (tai yra apie 30 kartų didesnis atstumas nei tarp Žemės ir Saulės). Dėl šalčio ir milžiniškų atstumų tiesiogiai paimti mėginių iš šio regiono šiuo metu praktiškai neįmanoma – misijos būtų labai sudėtingos ir brangios.
Tačiau Kuiperio juostoje esantys objektai laikomi vienais mažiausiai pakitusių ankstyvosios Saulės sistemos likučių. Dėl to bet kokios užuominos apie jų sudėtį leidžia geriau suprasti, kaip prieš maždaug 4,5 mlrd. metų formavosi planetos ir kaip pasiskirstė vanduo.
Kaip nustatyta dulkių kilmė
Esminis klausimas – kaip įrodyti, kad dulkelė, rasta Žemės atmosferoje, atkeliavo iš taip toli? Mokslininkai rėmėsi „kelionės randais“: kosmose dulkes veikia Saulės skleidžiama energingų dalelių spinduliuotė, kuri palieka pėdsakus mineralų kristalinėje gardelėje.
Kuo daugiau tokių spinduliuotės pažeidimų takų, tuo ilgiau dalelė klaidžiojo tarpplanetinėje erdvėje. Skaičiuodami šiuos pėdsakus tyrėjai gali įvertinti, ar dulkė praleido pakankamai laiko kosmose, kad galėtų atkeliauti iš tolimųjų Saulės sistemos pakraščių.
Tirtuose grūdeliuose pažeidimų tankis buvo maždaug 100 kartų didesnis nei tikėtasi dulkėms iš asteroidų juostos ar Jupiterio šeimos kometų. Tai suderinama su kilme iš daug tolesnio regiono – net iš Kuiperio juostos.
Molis, izotopai ir „kitoks“ vanduo
Dalelių mineralinė sudėtis pateikė dar vieną svarbią užuominą. Grūdeliai buvo neįprastai turtingi anglimi – maždaug keturis kartus turtingesni nei kai kurie anglingieji meteoritai, o tai rodo kitokias susidarymo sąlygas toliau nuo Saulės.
Ypač intriguojantis radinys – molio mineralai, tokie kaip saponitas ir serpentinas, bei kiti hidratuoti mineralai. Tokios medžiagos susidaro, kai vanduo chemiškai reaguoja su uolienomis ir pakeičia jų sudėtį, vadinasi, bent tam tikru laikotarpiu šių dulkių „motininiuose“ kūnuose turėjo būti skysto vandens.
Nors šiandien Kuiperio juosta yra giliai įšalusi, tyrėjai pažymi, kad senovėje kai kurių kūnų vidų galėjo pašildyti radioaktyvusis skilimas arba susidūrimų sukelta šiluma – pakankamai, kad ledas bent laikinai ištirptų ir vanduo sureaguotų su aplinkinėmis uolienomis.
Vanduo išnyko, tačiau mineraluose išliko deguonies izotopų „pirštų atspaudai“. Išmatavus izotopų santykius paaiškėjo, kad šiose dalelėse daugiau sunkesnių deguonies izotopų, o tai leidžia rekonstruoti vandens, suformavusio hidratuotus mineralus, sudėtį.
Ką tai sako apie Saulės sistemos pradžią
Gauti duomenys rodo, kad Kuiperio juostoje galėjo egzistuoti atskiras, nuo vidinės Saulės sistemos ilgai izoliuotas vandens rezervuaras. Jo izotopinis „parašas“ skyrėsi nuo vandens, kurio pėdsakai aptinkami anglinguosiuose meteorituose, susiformavusiuose kitose ankstyvosios Saulės sistemos srityse.
Viena iš galimų priežasčių, kodėl šis vanduo išliko izoliuotas, siejama su milžinėmis planetomis. Tyrėjai aptaria modelius, pagal kuriuos Saturnas ankstyvajame protoplanetiniame diske galėjo suformuoti tam tikrą „barjerą“, lėtinusį medžiagos slinktį Saulės link.
Įdomu ir tai, kad tokios vandens atsargos egzistavimas buvo įtariamas jau seniau, tačiau įrodymų trūko – dauguma meteoritų kilę iš regionų, kur medžiagos maišėsi ir patyrė cheminius pokyčius, užgožusius pirminius signalus.
Tuo metu kosminės dulkės į Žemę krinta nuolat: kasmet mūsų planetą pasiekia tūkstančiai tonų mikrometeoritų ir dulkių. Ankstesniame, 2022 metų, tyrėjų skaičiavime teigiama, kad net iki ketvirtadalio į vidinę Saulės sistemą patenkančių dulkių galėjo atklysti iš Kuiperio juostos – vadinasi, tokių „žinučių“ iš Saulės sistemos pakraščių gali būti gerokai daugiau.
Tyrimas publikuotas žurnale „Science Advances“.