Nepovabljeni gostje iz vesolja
Mednarodni dan asteroidov – 30. junij
Tako je, Organizacija združenih narodov obeležuje tudi mednarodni dan asteroidov, ali bolje rečeno – »objektov blizu Zemlje« (ang. Near Earth Objects – NEOs), to je tistih vesoljskih potepuhov, ki se v vesolju klatijo mimo Zemlje in ki bi jih ta lahko privabila s svojim gravitacijskim poljem. S svojim padcem na Zemljino površje bi lahko povzročili veliko škodo. V Zemljini zgodovini je bilo takšnih padcev kar nekaj. Največji znani dogodek izpred približno 65 milijonov let, ki je nesporno dokazan, je padec izredno velikega telesa na področje današnjega Mehiškega zaliva, katerega eksplozija je na prehodu iz srednjega v novi zemeljski vek povzročila izumrtje dinozavrov in številnih drugih rastlinskih in živalskih vrst. Posledice tega trka so še vedno vidne v današnji obliki tega zaliva.
Mednarodni dan asteroidov obhajamo na dan padca Tunguškega meteorita, ki je leta 1908 padel na območje Sibirije. Ker se je to zgodilo na zelo redko naseljenem območju, o tem dogodku, razen posrednih pričevanj, ne vemo veliko. To naj bi bil največji zabeleženi padec meteorita v človeški zgodovini. Padci zunajzemeljskih objektov na Zemljo niso tako redki, predvsem so to manjša telesa, ki jih na nočnem nebu vidimo kot svetleče utrinke. Nekatere med njimi poznamo tudi iz območja Slovenije. Tak primer je padec meteorita iz Avč, ki je iz vesolja priletel 31. marca 1908. Drugi zelo znani primerek iz Slovenije je novejši meteorit, ki je dne 9. aprila 2009 padel na širše območje Mežakle južno od Jesenic. V zadnjih desetih letih je največjo pozornost v svetovnem merilu pritegnil meteorit iz Čeljabinska v Rusiji, ki je ob vstopu v atmosfero tehtal 11.000 t in je imel premer 18 m. Bil je lepo viden sredi dneva in o njem so poročali vsi svetovni mediji.
Slika 1: Sled Čeljabinskega meteorita na nebu. (vir: Wikipedia)
Mednarodni dan meteoritov je namenjen spodbujanju znanstvenega preučevanja tveganj, ki jih za Zemljo in ljudi na njej predstavljajo blodeča vesoljska telesa, hkrati pa naj bi ta dan predstavljal tudi spodbudo za vzpostavitev postopkov, ki bi omogočali opazovanje teh objektov ter mednarodno usklajevanje zmanjšanja tveganj, ki jih ti dogodki lahko povzročajo.
Verjetno se je do sedaj kateri od bralcev že vprašal, kaj imajo asteoridi in drugi vesoljski potepuhi opraviti z vodo? Ali avtor teh zapisov res ne more nekoliko brzdati svoje domišljije ter na vse pretege vodo tlačiti tudi tja, kjer je ni? Moram vas razočarati. Če ne bi bilo teh vesoljskih gostov, na Zemlji ne bi bilo dovolj vode, in življenje na njej se skoraj gotovo ne bi razvilo, vsaj ne v obliki, kot jo poznamo danes. V globoki Zemljini zgodovini so bili asteroidi in druga zablodela vesoljska telesa nekakšni vesoljski tovornjaki, ki so na Zemljo pripeljali vodo iz globokega vesolja.
Slika 2: Umetniška upodobitev trka Zemlje in Teje. (vir: Wikipedia)
Skoraj z gotovostjo lahko ugotovimo, kdaj je Zemlja nastala. To se je zgodilo pred 4,556 milijardami let, ko se je iz oblaka prahu v okolici sonca zgostil že velik del našega planeta, skupaj z njegovim jedrom. Kmalu potem, pred 4,537 milijardami let, se je pod majhnim kotom v Zemljo zaletel drugi proto planet, nekoliko manjši kot Mars, ki ga popularno imenujemo Tea. To se je zgodilo v zgodovinskem obdobju, ki ga v geologiji imenujemo zgodnje bombardiranje, in je bilo rezultat zgoščevanja oblaka prahu okoli sonca. Trk je povzročil, da se je pri tem sprostila velika gravitacijska energija, zaradi katere se je stalil velik zunanji del Zemlje, nastal je ocean magme, hkrati s tem pa je ta dogodek v vesolje izbil velike količine mineralov in drugih snovi, iz katerih je po zapleteni rotaciji okoli Zemlje nastal naš edini satelit Luna. Ob trku Zemlje in Teje je poleg mineralov v vesolje izhlapelo veliko lahkohlapnih snovi, to je plinov, in s tem tudi vode. V znanstveni teoriji govorimo tudi o veliki razplinitvi Zemlje. Če se po tem dogodku na Zemlji ne bi nič več dogodilo, bi bilo na našem planetu premalo vode. To izhaja iz vodnobilančnih izračunov. Vendar je bilo na srečo nadaljnjega razvoja življenja na Zemlji, torej na začetku njene zgodovine v vesolju, predvsem okoli našega sonca prisotno zelo živahno dogajanje. Zemljo so neprestano bombardirali prišleki iz vesolja. Intenzivnejše bombardiranje Zemlje, ki se je pričelo pred 4,1 milijardami let in je trajalo vse do obdobja 3,8 -3,9 milijarde let, v geologiji imenujemo tudi pozno intenzivno bombardiranje (ang. Late Heavy Bombardment). Marsikdo se bo povprašal, kako je možno, da relativno natančno poznamo, kdaj je prihajalo do tega vesoljskega bombardiranja Zemlje? Astronomi so te vesoljske dogodke zelo natančno določili in interpretirali s pomočjo študija površine Lune in Marsa. Izdelali so natančne topografske karte kraterjev in na podlagi sosledja udarcev posameznih vesoljskih bolidov na površje določili, kako pogosto in kdaj je prišlo do teh dogodkov.
Od trka Teje in Zemlje, pa do konca intenzivnega vesoljskega bombardiranja, je minilo skoraj 700 milijonov let, kar je nam, ljudem, težko razumljivo dolgo časovno obdobje. Prvi človečnjaki, to je družina živali, ki jo latinsko imenujemo Hominidae, in kamor sodimo tudi moderni ljudje Homo sapiens, so se pojavili šele pred 20 milijoni let. To je tudi obdobje, v katerega bi se zlahka skrila evolucija celotnega kraljestva živali. Po skoraj usodnem trku s Tejo se je Zemlja ohlajala vse do obdobja 4,470 milijarde let. Prva skorja, ki je bila posledica ohlajanja, se je na Zemlji pojavila že pred 4,404 milijarde let. Na podlagi tega sodobna znanost domneva, da se je takrat vzpostavil tudi najzgodnejši vodni krog in s tem tudi oceani, vendar to še vedno niso bili oceani, kot jih poznamo danes. Zaradi pogostega bombardiranja je skorja, ki je nastala, tudi hitro izginila, ter se nato ponovno tvorila. Zares stabilni kontinenti se pričnejo tvoriti pred 4,000 milijardami let, dokončno pa so se vzpostavili s koncem bombardiranja.
In kje so tukaj vesoljski tovornjaki, zaboldeli bolidi, ki so na Zemljo pripeljali količine vode, kot jih poznamo danes? Odgovor se skriva v izotopski sestavi vode. Kot je vsem dobro znano, je voda sestavljena iz dveh atomov vodika (H) in enega atoma kisika (O). Ti atomi pa lahko imajo različne izotope, to so atomi, ki imajo enako atomsko število, nahajajo se na enakem mestu v periodnem sistemu, vendar pa se zaradi različnega števila nevtronov v jedru med seboj razlikujejo po masi. Vsak od teh izotopov se v vesolju zaradi različnih procesov obnaša nekoliko drugače, kar ima za posledico, da imajo vesoljska telesa vodo z nekoliko drugačno izotopsko sestavo. Tako jih lahko med seboj ločimo po izotopski sestavi vode, pa ne le tej, temveč tudi po izotopski sestavi nekaterih mineralov.
Povprečna izotopska sestava vode na Zemlji je natančno znana, prav tako pa tudi izotopska sestava vode v vesoljskih telesih. Ker vemo, da je vode na Zemlji po trku s Tejo primanjkovalo, se seveda vprašamo, ali vsebujejo kakšna druga vesoljska telesa vodo z enako izotopsko sestavo, kot jo poznamo na Zemlji? Odgovor je pritrdilen. To so meteoriti, ki jih tvorijo karbonatni hondriti, nekateri kometi in asteroidi, ki vsebujejo filosilikatne minerale. Hondriti so sestavljeni iz drobnih delcev prahu in mineralov, ki še niso preživeli procesov sprememb znotraj notranjosti planetov in zaradi tega predstavljajo ostanke nekdanjega prvotnega oblaka prahu okoli sonca, to je iz obdobja, predno so se tvorili planeti. Kakor pove samo ime, so karbonatni hondriti tisti, ki jih tvorijo karbonatni minerali, na primer kalcijev karbonat CaCO3, ki je na zemlji zelo pogost mineral, nenazadnje je prisoten tudi v naših kosteh. Za filosilikatne minerale, ki so najpogostejša mineralna skupina in v katerih prevladuje kremenica SiO2, je značilno, da tvorijo lističe, od tod tudi njihovo latinsko ime. Med temi lističi pa se pogosto nahaja – voda.
Slika 3: Prečni presek karbonatnega hondrita, imenovanega Allende, z lepo vidnimi kroglicam podobnimi oblikami, imenovanimi hondrule. (vir: Wikipedia)
Po sedanjih znanstvenih dognanjih je izvor vode na Zemlji mešan. Nekaj vode je prvotnega izvora in se na Zemlji nahaja vse od trenutka dalje, ko je ta nastala iz oblaka prahu okoli sonca. Del vode pa je kasnejšega izvora, predvsem iz zaključnega dela poznega intenzivnega bombardiranja Zemljinega površja pred 3,8 milijardami let. Zaključek teh burnih dogodkov pa ima še neko drugo, zelo pomembno posledico: od takrat dalje je količina vode na Zemlji nespremenjena, spremembe zaradi uhajanja vode v vesolje pa so praktično zanemarljive.
Raziskave izvora vode na Zemlji in tudi njene najzgodnejše zgodovine so danes predmet intenzivnih raziskav. Iz leto v leto prihajamo do novih spoznanj, ki pogosto zasukajo na glavo teorije, ki so veljale še ne tako dolgo nazaj. To je rezultat izpopolnjenih analitskih tehnik, ki nam omogočajo meritve zelo raznolikih značilnosti mineralov, tudi takrat, ko imamo teh snovi na razpolago zelo malo, le kakšen miligram ali še manj, kar pa je pri najstarejših snoveh v vesolju prej pravilo kot izjema. Po drugi strani je to tudi rezultat zelo hitrega razvoja računalniških metod in vse večje zmogljivosti računalnikov. Nekateri od izračunov, s pomočjo katerih potrjujemo hipoteze o najzgodnejših dogodkih na Zemlji, so izredno kompleksni in celo ob uporabi današnjih super računalnikov terjajo dolge ure izračunov. Vse to nam pride prav pri analizah ostankov zablodelih teles iz vesolja, ki so pomembno vplivala na današnje količine vode in na vzpostavitev vodnega kroga na Zemlji.
Prof. dr. Mihael Brenčič
