Güneş Sisteminin karasal gezegenlerinde su - Water on terrestrial planets of the Solar System
Varlığı su üzerinde karasal gezegenler arasında Güneş Sistemi'nin ( Merkür , Venüs , Dünya'nın , Mars ve yakından ilişkili Dünya'nın Ay ) kökenleri hakkındaki bilgiler kesin kalan, her gezegen vücut ile değişir. Ek olarak, karasal cüce gezegen Ceres'in yüzeyinde su buzu olduğu bilinmektedir.
Su envanterleri
Mars
Mars Odyssey GRS tarafından küresel olarak önemli miktarda yüzey hidrojeni gözlemlendi . Stokiyometrik olarak tahmin edilen su kütlesi fraksiyonları, karbondioksit içermediğinde , kutuplardaki yakın yüzeyin neredeyse tamamen ince bir malzeme kaplamasıyla kaplanmış sudan oluştuğunu gösterir. Bu takviye edilmiştir MARSIS yaklaşık 1.6 ile, gözlem x 10 6 km 3 (3.8 x 10 5 Küresel tabaka (WEG), derin 11 metre (36 fit) ile eşdeğer su ile güney kutup bölgesinde su cu mil). Her iki kutuptaki ek gözlemler toplam WEG'nin 30 m (98 ft) olduğunu gösterirken, Mars Odyssey NS gözlemleri alt sınırı ~14 cm (5,5 inç) derinliğe yerleştirir. Jeomorfik kanıtlar , WEG'nin 500 m (1,600 ft) kadar derin olduğu jeolojik tarih boyunca önemli ölçüde daha büyük miktarlarda yüzey suyunu desteklemektedir . Mevcut atmosferik su rezervuarı, bir kanal olarak önemli olmasına rağmen, WEG ile 10 μm'den (0.00039 inç) fazla olmayan hacimde önemsizdir. Tipik yana yüzey basıncı atmosferinin (~ 6 hPa (0.087 psi)) daha az, H üçlü noktasının daha 2 , O, sıvı su içinde mevcut değilse yüzey üzerinde stabil olmayan yeterince büyük hacimli. Ayrıca, ortalama küresel sıcaklık, çoğu tuzlu suyun ötektik donma noktasının bile altında, ~220 K'dir (−53 °C; −64 °F) . Karşılaştırma için, iki MER bölgesindeki en yüksek günlük yüzey sıcaklıkları ~290 K (17 °C; 62 °F) olmuştur.
Merkür
Güneş'e yakınlığı ve yüzeyinde görünür su olmaması nedeniyle, Merkür gezegeni uçucu olmayan bir gezegen olarak düşünülmüştü . Mariner 10 görevinden alınan veriler , Merkür'ün ekzosferinde H , He ve O'nun kanıtlarını buldu . Uçucu maddeler de kutup bölgelerinin yakınında bulunmuştur. Ancak MESSENGER , bilim adamlarını Merkür'ün uçucu zengin olduğu sonucuna götüren birden fazla yerleşik araçtan verileri geri gönderdi . Merkür, gezegen gövdesindeki uçucu tükenme için bir vekil olarak öne sürülen K bakımından zengindir . Bu, Merkür'ün, yakınlığı Güneş'inkine çok yakın olmasaydı, Dünya'nınkine göre yüzeyinde su biriktirmiş olabileceği varsayımına yol açar.
toprak
Dünya hydrosphere ~ 1.46 x 10 içeren 21 kg (3.22 x 10 21 , H lb) 2 O ve çökel kayalar ~ 0.21 x 10 içeren 21 kg (4.6 x 10 20 ~ 1.67 x 10 toplam kabuk envanter için lb), 21 kg (3,68×10 21 lb) H 2 O. Manto envanteri, 0,5×10 21 –4×10 21 kg (1,1×10 21 –8,8×10 21 lb) aralığında yetersiz şekilde sınırlandırılmıştır . Bu nedenle, Dünya üzerindeki H 2 O'nun toplu envanteri, ihtiyatlı bir şekilde, Dünya kütlesinin (~2.3×10 21 kg (5.1×10 21 lb)) %0.04'ü olarak tahmin edilebilir .
Dünya'nın Ay
Bir dizi uzay aracı tarafından yapılan son gözlem, önemli miktarda Ay suyunu doğruladı . İkincil iyon kütle spektrometresi ölçülmüştür (SIMS) H 2 O olarak Ay volkanik cam baloncuklar diğer muhtemel uçucu maddeler. Bu volkanik camlarda, ağırlıkça 4-46 ppm H 2 O bulundu ve daha sonra ay volkanik patlamalarından önce ağırlıkça 260-745 ppm olarak modellendi. SIMS ayrıca Apollo astronotlarının Dünya'ya dönen kaya örneklerinde Ay suyu buldu. Bu kaya örnekleri üç farklı şekilde test edildi ve hepsi de Ay'ın ay suyu içerdiği sonucuna vardı.
Ay yüzeyindeki su bolluğu için üç ana veri seti vardır: Yayla örnekleri, KREEP örnekleri ve Piroklastik Cam Örnekleri. Yayla örnekleri, başlangıçta Ay magma okyanusu için ağırlıkça 1320-5000 ppm H 2 O olarak tahmin edildi . UrKREEP örneği (modelleme önce) geçerli Highland örneklerinde bulgulara benzer H2O 130-240 ppm wt tahmin etmektedir. Manto kaynağındaki ve toplu silikat Ay'daki su içeriğini tahmin etmek için Piroklastik Cam numune boncukları kullanıldı. Manto kaynağı 110 'H ppm ağırlık olarak tahmin edilmiştir 2 O ve kütle silikat Ay H 100-300 ppm ağırlıkça ihtiva 2 O.
Venüs
Mevcut Venusian atmosfer sadece yaklaşık 200 mg / kg, H olan 2 yüzeyi üzerinde kararsız O (g) atmosferi ve basınç ve sıcaklık rejimi yapan su. Bununla birlikte, ilk Venüs H varsayarak 2 O Dünya Viyana standart ortalama Okyanus su (benzer döteryum (ağır hidrojen, 2H) ve hidrojen (1H) arasında bir oranı VSMOW 1.6 x 10) -4 , mevcut D / H oranı olarak 1.9 x 10 Venusian atmosferi -2 yaklaşık × 120 Toprak en en, Venüs çok daha büyük bir H olduğu gösterebilir 2 o stok. Karasal ve Venüs D/H oranları arasındaki büyük fark, Venüs'ün jeolojik olarak eski su bütçesinin herhangi bir tahminini zorlaştırırken, kütlesi Dünya'nın hidrosferinin en az %0,3'ü olabilir. Venüs'ün döteryum seviyelerine dayanan tahminler , gezegenin 4 metre (13 ft) yüzey suyundan "bir Dünya okyanusunun değerine" kadar herhangi bir yerde kaybettiğini gösteriyor.
Dünya ve Mars tarafından su toplanması
D/H izotop oranı, karasal gezegenlerin H 2 O kaynağı üzerindeki birincil kısıtlamadır . Planet D karşılaştırılması / karbon kondirit ve kuyruklu kişilerce H yüksekliğinin H kaynağının bir deneme belirlenmesini sağlar 2 • eklenir H için en kısıtlamalar O. 2 O atmosferik olmayan lH belirlenir 2 , O D olarak / H yüzey H ile, izotopik dengede olduğu takdirde atmosferik bileşenine göre oranı, H tercihli kaybı hızla değiştirilmesi tabi olabilir 2 1.6 x 10 O. Dünya VSMOW D / H oranı -4 ve etkilerin modelleme kuyruklu katkısı olduğunu göstermektedir kabuklu suya %10'dan azdı. Bununla birlikte, suyun çoğu, 2.5 AU'nun ötesinde asteroit kuşağında oluşan Merkür boyutundaki gezegen embriyolarından elde edilebilir . Mars göktaşlarındaki atmosferik ve magmatik D/H bileşenlerinin (örneğin, QUE 94201) evrişiminin bozulmasıyla tahmin edilen Mars'ın orijinal D/H oranı , VSMOW değeri ×(1.9+/-0.25)'dir. Daha yüksek D/H ve çarpma modellemesi (Mars'ın daha küçük kütlesi nedeniyle Dünya'dan önemli ölçüde farklıdır), Mars'ın şu anki Dünya hidrosferinin toplam kütlesinin toplam %6 ila %27'sini topladığı bir modeli destekler; ×1.6 ve ×1.2 SMOW değeri. İlk geliştirme, kabaca eşit asteroit ve kuyruklu yıldız katkılarıyla tutarlıyken, ikincisi çoğunlukla asteroit katkılarını gösterecektir. Karşılık gelen WEG, ~500 m (1.600 ft) yüzey suyu WEG elde etmek için %50'lik bir gaz giderme verimliliği ile tutarlı olarak 0,6-2,7 km (0,37-1,68 mi) olacaktır. Mevcut atmosferik D/H oranı olan ×5.5 SMOW oranının ilkel ×1.6 SMOW oranı ile karşılaştırılması, güneş rüzgarı sıyırma yoluyla ~50 m (160 ft)'nin uzayda kaybolduğunu göstermektedir .
D/H izotop oranları tarafından tercih edilmesine rağmen, suyun artan Dünya ve Mars'a kuyruklu yıldız ve asteroit şeklinde teslimi önemli uyarılara sahiptir. Anahtar sorunlar şunları içerir:
- Mars meteoritlerindeki daha yüksek D/H oranları, Mars'ın hiçbir zaman etkili bir kabuklu geri dönüşüm süreci geçirmemiş olabileceğinden, önyargılı örneklemenin bir sonucu olabilir.
- 187 Os/ 188 Os izotop oranıyla ilgili Dünya'nın İlkel üst manto tahmini , karbonlu kondritlerinkinden önemli ölçüde daha yüksek olan 0.129'u aşıyor, ancak susuz sıradan kondritlere benzer. Bu, bileşimsel olarak karbonlu kondritlere benzeyen gezegensel embriyoların Dünya'ya su sağlaması ihtimalini ortadan kaldırır.
- Dünyanın atmosferik Ne içeriği, tüm nadir gazlar ve H 2 O, karbonlu kondritik bileşimlere sahip gezegen embriyolarından birikmiş olsaydı, beklenenden önemli ölçüde daha yüksektir .
H kuyruklu ve asteroidal teslimat için alternatif bir 2 O karasal gezegen oluşumu sırasında fizisorpsiyonu ile katma olacaktır güneş bulutsu . Bu , güneş yığılma diskinin 3AU içindeki yaklaşık iki Dünya su buharı kütlesinin termodinamik tahmini ile tutarlı olacaktır; bu, 50 Dünya hidrosferinin eşdeğerini toplamak için gereken su kütlesini 40 kat aşacaktır (en uç tahmin). karasal gezegen başına Dünya'nın toplu H 2 O içeriğinin yüzdesi). Olsa bulutsu H çok 2 H fizisorpsiyonu Ç (g) eklenir diskin yüksek sıcaklık ortamı nedeniyle kaybolabilir, bunun mümkün 2 H, yaklaşık üç Toprak hydrospheres korumak için tahıllar Accreting O on 2 500, O K (227 °C; 440 °F) sıcaklıkları. Bu adsorpsiyon modeli etkin önlemek 187 Os / 188 distal kaynaklı H Os izotop oranı eşitsizlik sorunu 2 , ancak spektroskopik Joviyen ve Satürn atmosferik CH tahmin bulutsu olarak D / H oranının mevcut en iyi tahminini O. 4 sadece 2.1 × 10 −5 , Dünya'nın VSMOW oranından 8 daha düşük bir faktör. Fiziksel adsorpsiyon gerçekten baskın şekilde olsaydı, böyle bir fark var olabileceği kadar belirsizdir, H 2 O toplanma özellikle toprak ve genel olarak karasal gezegen için.