Pozemská voda přišla z oblohy. Ale z komet, nebo asteroidů?

Oceány na naší planetě mohou být tvořeny vodou, kterou z vesmíru přinesly komety, naznačují nově zveřejněné údaje z Herschelova vesmírného teleskopu. Zjištění by mohlo naznačovat i to, že naše soustava žila v dobách svého mládí divokým životem.

Nová měření ukázala, že kometa Hartley 2 z Kuiperova oblaku obsahuje vodu se stejným zastoupením izotopů jako voda na Zemi. To by mohlo znamenat, že vodu do pozemských oceánů dodaly z velké části právě komety. | foto: NASA

Věda dnes všeobecně přijímá jako fakt, že pozemská voda nevznikla na naší planetě. Podle současných představ ji sem měla donést malá tělesa sluneční soustavy během "velkého bombardování" v době před zhruba čtyřmi miliardami let. Plus mínus pár set milionů let, v geologických poměrech se roky nešetří.

Během tohoto období na Zemi dopadala celá řada větších i menších těles, která s sebou přinášela všechno možné. Mezi přineseným materiálem byla podle nedávno zveřejněné a zatím neověřené hypotézy i většina dnes člověku dostupného zlata, jak jsme psali v tomto článku.

Kdo přišel se džbánem?

Otázkou stále zůstává, kdo byl dárcem pozemské vody. Musela to být tělesa, která vznikla v rané fázi tvorby sluneční soustavy. Jako nejpravděpodobnější kandidáti přichází v úvahu některé planetky a komety.

Meteoričtí nosiči vody

Podle stále platných představ přinesly na Zemi vodu především meteority zvané chondrity.

Pochází podle všeho z doby před 4,56 miliardami let. Tvoří většinu známých meteoritů a převážně přilétají z pásu planetek.

V očích pozemských vědců planetky zatím převážily nad vlasaticemi. Důvodů je několik. Především  planetek, o kterých se uvažuje, bylo a je v blízkosti Země mnohem více než komet. Na Zemi se tedy mohly dostat snáze a hlavně ve větším množství.

Druhý důvod je ve složení zásob, které s sebou na Zem mohly komety a planetky přinést. Voda na obou samozřejmě má stejné chemické složení, ale prvky v ní obsažené se mohou vyskytovat v různých "příchutích". Mají různý poměr zastoupení izotopů, tedy variant stejného prvku s různým počtem neutronů v jádře. Ty se od sebe (příliš) neliší chemicky, ale odlišují se fyzikálními vlastnostmi (například tím, že některé jsou radioaktivní). Třeba vodík, o který nám jde především, může mít v jádře jeden nebo dva neutrony. Nebo také žádný.

Poměrné zastoupení izotopu je na tělesech naší soustavy různé a v čase se příliš nemění. Záleží hlavně na tom, kde se dané těleso při vzniku Sluneční soustavy zformovalo.

Na Zemi jak na planetce

Pro nás je důležité, že na Zemi je poměr různých izotopů vodíku ve vodě podobný, jaký byl naměřen u planetek a meteoritů, které k nám z oblasti planetek přiletěly a přilétají. U komet, které sídlí o hodně dále od Slunce, byl výrazně jiný (přesná čísla najdete v boxu po straně). Proto je logický předpoklad, že většina pozemské vody přišla z planetek, a komety přidaly do pozemských moří pouze "kapku", podle odhadů maximálně desetinu jejich objemu.

Trocha čísel nikoho nezabije

Údaje z Herschelova teleskopu ukázaly, že na kometě Hartley 2 se různé izotopy vyskytují v podobném poměru jako u pozemských moří. Přístroje naměřily hodnoty zhruba 14 až 18 atomů těžkého izotopu vodíku, deuteria (D) na 100 tisíc atomů "lehkého" vodíku H, (poměr D/H je 14 až 18 x 10^-5). U mořské vody je tento poměr D/H zhruba 13 x 10^-5..

U chondritů, které měly podle dnes nejrozšířenějších představ přinést vodu na Zemi, je poměr 13-15 x 10^-5. U jiných komet z Oortova oblaku byl poměr D/H 27 až 32 x 10^-5.

To se nyní změnilo. Minulý týden skupina vědců z Německa oznámila v internetové verzi časopisu Nature, že naměřila u jedné známé komety (Hartley 2) poměr vodíku podobný jako u pozemské vody, a tedy také planetek. "Ukázali jsme, že z komety mohou mít stejný poměr izotopů jako planetky, a může z nich tedy pocházet větší část vody. A možná dokonce všechna," shrnul výsledky Paul Hartogh z ústavu v německém Katlenburg-Lindau. Článek je dostupný zde, ovšem pouze pro předplatitele či po zaplacení.

Pokud to tak je, znamená to několik věcí. Ani kvůli jedné z nich rohlíky levnější nebudou, ale pro pochopení historie sluneční soustavy jsou důležité. Za prvé se významně rozšiřuje rezervoár vody, ze které mohly vzejít pozemské oceány. Za druhé by to mohlo znamenat, že v raných dobách naší sluneční soustavy panoval pěkný zmatek.

Komety jako Hartley 2 musely zřejmě vzniknout na úrovni dnešních planetek, aby se pak přesunuly do Kuiperova pásu, až téměř na její periferii. "Vznik a vývoj sluneční soustavy by v takovém případě byl zřejmě komplikovanější a mnohem bouřlivější, než se dosud myslelo," shrnuje to mírně chemik (a známý popularizátor kosmonautiky) Antonín Vítek.

Jedna kometa jaro nedělá

Spektroskopická analýzy vody s běžným vodíkem ("normal" water) a těžké vody, obsahující deuterium ("heavy" water). V pozadí je kometa Hartley 2.

Studie má jednu nevýhodu: zatím je obrazně řečeno jen výjimkou potvrzující pravidlo. Hartley 2 je stále jediná svého druhu. Starší měření šesti komet z okraje Sluneční soustavy ukázala, že u nich byl poměr izotopů vodíku podle očekávání jiný než u pozemské vody.

Nová studie tedy nepředstavuje "revoluci", ale něco pro vědu mnohem charakterističtějšího, s čím si v médiích často nevíme rady: mírný pokrok v mezích oboru. 

"Je to dobře napsaná studie, která dělá to, co dělá většina dobrých vědeckých prací: posunuje poznání o malý krůček," říká Antonín Vítek. "Nemění zgruntu všechny dosavadní znalosti. Přišla s neočekávaným výsledkem pozorování, kterému stojí za to věnovat se podrobněji a nabízí hypotézu, kterou by bylo zajímavé ověřit."