Από όσους πλανήτες γνωρίζουμε, ο δικός μας είναι μοναδικός. Ο μόνος με υγρό νερό. Το θεωρούμε δεδομένο, αλλά χωρίς αυτό δέν θα μπορούσε να υπάρχει ζωή. Η προέλευση τού νερού μας είναι από τα μεγαλύτερα μυστήρια τής επιστήμης. 1.375 εκατομμύρια κυβικά χιλιόμετρα νερού καλύπτουν πάνω από το 70% τού πλανήτη. Δέν υπάρχει οργανισμός, που να μήν απαιτεί υγρό νερό, για να ζήσει. Το νερό αποτελεί ακόμη και το 60% του σώματός μας. Γνωρίζουμε πολλά για το νερό, εκτός από την προέλευσή του.

Όταν σκεπτόμαστε από πού προήλθε το νερό στη Γη, δέν είναι τόσο απλό, διότι θεωρούμε, ότι όλα τα δομικά υλικά τής Γης ήταν τελείως άνυδρα. Αν η Γη σχηματίστηκε δίχως νερό, από πού προήλθαν οι ωκεανοί μας; Συνεπώς, αναρωτιόμαστε πώς ένας πλανήτης απέκτησε το νερό του. Ουσιαστικά, πώς ένας πλανήτης καταφέρνει να υποστηρίξει την ύπαρξη ζωής; Για να εξιχνιάσουμε αυτό το μυστήριο πρέπει να ανατρέξουμε πίσω στο χρόνο και να αναζητήσουμε στοιχεία στη γέννηση τού ηλιακού συστήματος. 

 

            

Νερό από τους κομήτες;


Πριν από 4,5 δις χρόνια, ο Ήλιος μας είναι ένα νεοδημιουργηθέν αστέρι και περιβάλλεται από έναν αχανή δίσκο από αέρια και σκόνη. Με την πάροδο εκατομμυρίων ετών, αυτός ο δίσκος ύλης συμπυκνώνεται, για να σχηματίσει τους πλανήτες. Μακριά από τον Ήλιο είναι τόσο ψυχρά, που πλανήτες, όπως ο Δίας, σχηματί- ζονται με ψυχρούς πυρήνες. Πλησιέστερα στον Ήλιο είναι πάνω από 500 βαθμούς Κελσίου θερμότερα απʼ ότι είναι σήμερα. Η Γη σχηματίζεται από ουσίες, που συμπυκνώ- νονται σε υψηλές θερμοκρασίες, όπως η πέτρα και ο σίδηρος. Είναι πολύ θερμή για νερό. Η Γη είναι κατάξερη. 

Για τους επιστήμονες, μια πιθανότητα είναι, ότι το νερό παραδόθηκε από τους κομήτες, καθώς τα παγωμένα απόβλητα τού εξώτερου ηλιακού συστήματος είναι ως επί το πλείστον πάγος. Ο δρ. Τόμπι Όουεν μελετά τους κομήτες πάνω από 40 χρόνια: «Εφ΄όσον οι άνθρωποι κατάλαβαν, ότι οι κομήτες περιείχαν πολύ πάγο, φάνηκε λογικό, ότι όταν έπλητταν την Γη, θα τον μετέφεραν μαζί τους κι έτσι ο πάγος θα έλιωνε και θα δημιουργούσε τους ωκεανούς». 

Επί 600 εκατομμύρια χρόνια η Γη βομβαρδίζεται από εκατοντάδες εκατομμύρια ψυχρούς κομήτες. Οι κομήτες είναι εξαιρετικά πρωτόγονα σώματα, γιʼ αυτό είναι και τόσο ενδιαφέροντες. Ο πάγος των κομητών δεν έχει πειραχτεί από τη δημιουργία τού ηλιακού συστήματος. Αν οι κομήτες λοιπόν, έφεραν όλο το νερό τής Γης, τότε το νερό που πίνουμε, πλενόμαστε και κολυμπάμε, στην πραγματικότητα το νερό, που αποτελεί το σώμα μας, είναι παλαιότερο και από τον ίδιο τον πλανήτη και προέρχεται από το άκρο τού ηλιακού συστήματος. Οι αποδείξεις, όμως παραμένουν περιστασιακές. 

Χρειαζόμαστε στοιχεία, για να μάθουμε πώς απέκτησε νερό η Γη. Χρειαζόμαστε στοιχεία από το νερό τής Γης, τα οποία να μπορούμε να σχετίσουμε με άλλα πράγματα, όπως τους κομήτες, για να καθορίσουμε τί έφερε το νερό.

Ευτυχώς, το νερό περιέχει τα ιδανικά στοιχεία. Διά γυμνού οφθαλμού το νερό μοιάζει ίδιο. Υπάρχουν ανεπαίσθητες διαφορές όμως, ανάλογα με την προέ- λευσή του. Όλα τα μόρια τού νερού αποτελούνται από ένα μόριο οξυγόνου και δυο μόρια υδρογόνου. Το υδρογόνο, όμως, έχει δυο μορφές. Το μεγαλύτερο ποσοστό υδρογόνου στο νερό είναι φυσιολογικό ή ελαφρύ. Ένα ελάχιστο τμήμα, είναι βαρύ υδρογόνο. Η αναλογία βαρέος προς ελαφρύ υποδεικνύει στους επιστήμονες την προέλευση τού νερού. 

Σύμφωνα με τον δρ. Όουεν, «εσείς κι εγώ, καθώς κι όλα τα ζώα, τα δένδρα, όλοι οι ωκεανοί, όλες οι λίμνες και οι ποταμοί επάνω στην Γη έχουν την ίδια αναλογία βαρέος προς ελαφρύ υδρογόνο. Αυτό είναι το νερό μας, το νερό τής Γης. Το ερώτημα είναι λοιπόν, ποια είναι η αναλογία στα αντικείμενα, που θα μπορούσαν να μεταφέρουν το νερό στη Γη;»

Για να προσδιορίσουν την αναλογία βαρέος προς ελαφρύ υδρογόνο στο νερό ενός κομήτη, οι επιστήμονες χρειάζονται ένα δείγμα. Στα λόγια είναι ευκολότερο από την πράξη. «Κάτι, που κίνησε το ενδιαφέρον των ανθρώπων για τους κομήτες, είναι, ότι διαφέρουν τελείως από ο,τιδήποτε άλλο στον ουρανό. Ξαφνικά, από το πουθενά εμφανίζεται ένα τεράστιο φωτεινό αντικείμενο διασχίζει τον ουρανό και εξαφανίζεται πάλι». Επειδή οι επιστήμονες δέν γνωρίζουν πότε θα εμφανιστούν, οι περισσότεροι κομήτες δέν είναι προσβάσιμοι. Θα πρέπει να έχουμε ένα διαστημόπλοιο στο γκαράζ μας έτοιμο να εκτοξευθεί, μόλις εμφανιστεί κάποιος κομήτης.

Ένας κομήτης όμως, είναι ιδιαίτερα αγαπητός στους αστρονόμους. Δέν είναι ούτε ο μεγαλύτερος ούτε ο λαμπρότερος, αλλά είναι προβλέψιμος. «Ο κομή- της τού Χάλεϊ είναι ξεχωριστός, διότι είναι μεγάλος, ωστόσο η τροχιά του είναι γνωστή. Άρα μπορούμε να προβλέψουμε πότε θα ξαναπεράσει από τη Γη».

Το 1986, ο κομήτης τού Χάλεϊ ήταν και πάλι προσβάσιμος (αρκετά κοντά) τόσο, ώστε να ληφθεί ένα δείγμα. Για τον δρ. Κάρεϊ Λις, και μόνο το θέαμα τού κομήτη τού Χάλεϊ ήταν η ευκαιρία μιας ζωής: «Ήμουν ενθουσιασμένος και στη μια το πρωΐ παρατηρούσαμε τον ουρανό. Θυμάμαι μέχρι σήμερα, ότι τον είδαμε ξεκάθαρα. Ήταν μεγάλη έμπνευση για εμένα».

Επειδή οι επιστήμονες γνώριζαν πού θα βρισκόταν ο κομήτης τού Χάλεϊ μπορούσαν να στείλουν ένα διαστημικό σκάφος, για να τον συναντήσει. Το σκάφος Τζιότο σχεδιάστηκε, για να διασχίσει την ουρά τού κομήτη. «Μια από τις πιο συναρπαστικές πληροφορίες, που μας έδωσε ο Χάλεϊ, δέν ήταν μόνο πώς ήταν από όψη και δομή, αλλά μπορούσαμε να αρχίσουμε να κατανοούμε τη χημική σύνθεσή του».

Επιτέλους, οι επιστήμονες μπορούν να αναλύσουν το νερό ενός κομήτη και να ανακαλύψουν αν είναι ίδιο με εκείνο τής Γης. Στις 13 Μαρτίου 1986, μετά από ταξίδι οκτώ μηνών, το Τζιότο εισέρχεται στην ουρά τού κομήτη τού Χάλεϊ. Το σκάφος παίρνει δείγμα από τους υδρατμούς στην ουρά του και στέλνει τα δεδομένα στο κέντρο ελέγχου. Οι αστρονόμοι θα ανακαλύψουν αν το νερό σε έναν κομήτη είναι ίδιο με εκείνο στην Γη. 

Όταν έρχονται τα αποτελέσματα όμως, το μυστήριο απλώς πυκνώνει. «Προς έκπληξή μας», δηλώνει ο δρ. Όουεν, «ανακαλύψαμε, ότι το υδρογόνο στο νερό του ήταν σχεδόν διπλάσιο σε όγκο από εκείνο στο νερό τής Γης». Με διπλάσιο βαρύ υδρογόνο το νερό στον κομήτη τού Χάλεϊ δέν είναι ίδιο με εκείνο τής Γης.


Παρʼ ότι έχει όψη, γεύση και ιδιότητες όμοιες με το νερό στην Γη για τους επιστήμονες αυτή η διαφορά είναι σημαντική. Μόνο ένα πράγμα μπορεί να σημαίνει: Οι κομήτες δέν μπορεί να έφεραν όλο το νερό τής Γης. 

Ο Χάλει όμως, είναι μόνο ένας κομήτης. Μήπως άλλοι κομήτες μοιάζουν με το νερό των ωκεα- νών τής Γής; Οι επιστήμονες αδημονούσαν να κάνουν κι άλλες μετρήσεις σε άλλους κομήτες, για να δουν αν θα συνέπιπταν με εκείνες στον Χάλεϊ.

Οι αστρονόμοι χρειάζονται άλλον έναν κομήτη. Το 1996, ένας ερασιτέχνης αστρονόμος στην Ιαπωνία ανακαλύπτει έναν. Έναν ολοκαίνουργιο κομήτη, τον Χιακουτάκε. Για τον δρ. Ντάρεκ Λις, που εργάζεται στο τηλεσκόπιο τής Χαβάης, ο συγχρονισμός είναι ιδανικός: «Μπορούμε μόνο να παρατηρήσουμε τους κομήτες και να κατανοήσουμε τις μετρήσεις σε όσους πλησιάζουν πολύ στη Γη. Ο κομήτης Χιακουτάκε ήταν ξεχωριστός, διότι πλησίασε πολύ στη Γη».

Ο κομήτης είναι αρκετά κοντά, για να δοκιμάσουν κάτι πρωτόγνωρο. Να αναλύσουν το νερό του από τη Γη. Είναι άραγε το νερό τού Χιακοτάκε ίδιο με το νερό στη Γη ή μήπως με εκείνο στον Χάλεϊ; 

Ο δρ. Λις χρησιμοποιεί ένα ισχυρό ραδιοτηλεσκόπιο. Η ανάλυση ενός κομήτη σε απόσταση 14,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων απαιτεί ξεκάθαρη εικόνα. Αυτές οι παρατηρήσεις γίνονται μόνον υπό ιδανικές ατμοσφαιρικές συνθήκες. Πάντα υπάρχει κάποιο εμπόδιο. Ο καιρός, τα προβλήματα των συστημάτων. 

Καθώς ο Χιακουτάκε κινείται με πάνω από 145.000 χλμ/ώρα, ο δρ. Λις έχει περιθώριο τέσσερις νύχτες, για να μετρήσει το βαρύ υδρογόνο του. Ή τώρα ή ποτέ. Ο Χιακουτάκε δέν θα πλησιάσει τόσο για τα επόμενα 10.000 χρόνια. Η θεωρία, ότι οι κομήτες είναι η πηγή τού νερού στη Γη εξαρτάται από αυτή την μια μέτρηση. 

«Στη συγκεκριμένη μέτρηση σταθήκαμε εξαιρετικά τυχεροί. Όλα πήγαν θαυμάσια. Ο καιρός συνεργάστηκε, οι δέκτες λειτούργησαν. Έτσι, καταφέ- ραμε να κάνουμε αυτήν την συναρπαστική επισήμανση». Τί ανακάλυψαν όμως; Ο Χάλεϊ είναι η εξαίρεση; Τελικώς, οι κομήτες είναι η πηγή τού νερού στην Γη; «Είναι ενδιαφέρον», λέει ο δρ. Λις, «ότι το μεγαλύτερο μέρος τού βαρέος ύδατος ήταν ολόϊδιο με εκείνο, που μέτρησε το Τζιότο στον Χάλεϊ».

Επί σειρά ετών, οι επιστήμονες πίστευαν, ότι οι κομήτες ήταν η πηγή όλου τού νερού τής Γης. Οι αποδείξεις όμως, το καθιστούν πλέον αδύνατον. Όπως και ο Χάλεϊ, ο Χιακουτάκε έχει διπλάσιο βαρύ υδρογόνο στο νερό του από αυτό, που έχει το νερό στην Γη. Πλέον ήταν σαφές, ότι από μόνοι τους οι κομήτες δέν θα μπορούσαν να έχουν δημιουργήσει τους ωκεανούς τής Γης.

 

  

Νερό από κρύσταλλους ζιρκονίου;


Το 2002, μια τυχαία ανακάλυψη υποδεικνύει, ότι η απάντηση μπορεί να είναι πιο απλή. Όταν η Γη πρωτοσχηματίζεται πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, είναι πολύ καυτή, για να σχηματιστεί με νερό, αλλά τώρα ο πλανήτης έχει νερό. Αν δέν μεταφέρθηκε από κομήτες, μήπως βρισκόταν πάντα εδώ; 

Για να ανακαλύψει την προέλευση του νερού ο καθηγητής Στίβεν Μόιτζις αναζητά στοιχεία για 
την πρώτη του εμφάνιση. Ως γεωλόγος, απο- καλύπτει το παρελθόν τού πλανήτη μελετώντας τα πετρώματά του. Το παρελθόν όμως, έχει μια τεράστια τρύπα. Αποκαλείται «Άδεια» (σ.σ. από το Άδης) ή «Σκοτεινή Περίοδος», γιατί κανείς δέν γνωρίζει κάτι για αυτήν. «Το πρόβλημα των πρώτων 500 εκατομμυρίων ετών τής Γης για τους γεωλόγους πάντα ήταν ένα εφιαλτικό σενάριο, όπου δέν υπάρχουν πέτρες ή μεταλ- λεύματα για έρευνα».

Θεωρέιται, ότι η πρώιμη Γη είναι μια πύρινη σφαίρα τετηγμένης πέτρας. Εφ΄όσον δέν υπάρχουν αποδείξεις όμως, είναι μια απλή θεωρία. Το 2002, ο δρ. Μόιτζις κάνει μια συνταρακτική ανακάλυψη. Το παλαιότερο δείγμα μετάλλου, που έχει βρεθεί στον πλανήτη μας. Ένας κρύσταλλος ζιρκονίου. 

Μέσα σε αυτούς τους μικροσκοπικούς κόκκους κρύβεται ένα ζωτικό στοιχείο. Η χημική ανάλυση των κρυστάλλων τού ζιρκονίου αποκαλύπτει αν σχηματίστηκαν παρουσία νερού. Σε διάστημα επτά ετών, ο δρ. Μόιτζις ανακαλύπτει και χρο- νολογεί σχεδόν 100.000 κρυστάλλους ζιρκονίου. Ένας από αυτούς ξεχωρίζει. 

«Ο παλαιότερος μέχρι στιγμής από αυτούς που βρήκαμε, είναι 4,38 δις ετών». Όταν δημιουργήθηκε αυτός ο κρύσταλλος, η Γη ήταν μόλις 180 εκατομμυρίων ετών. 

Η ανάλυση δείχνει, ότι αυτός ο κρύσταλλος ζιρκονίου των 4,4 περίπου δις ετών σχηματίζεται από υγρό νερό. Αντί για έναν άνυδρο πλανήτη, ο κρύ- σταλλος αποκαλύπτει, ότι η πρώιμη Γη έχει ήδη νερό στην επιφάνειά της. Σύμφωνα με τον δρ. Μόιτζις, «αυτή η ανακάλυψη ήταν εξαιρετικά συναρ- παστική, διότι δέν επιβεβαιώναμε απλώς ένα προαίσθημα. Ήταν μια αληθινή ανακάλυψη. Δέν γνωρίζαμε τί θα βρίσκαμε». Για χρόνια, οι επιστήμονες πίστευαν, ότι η Γη σχηματίζεται άνυδρη. Η ανακάλυψη τού Μόιτζις διαψεύδει αυτή τη θεωρία. 

Νερό εγκλωβισμένο σε ορυκτά;


Ο καθηγητής Μάικ Ντρέικ αναζητά μια νέα θεωρία, για το πώς η πρώιμη Γη σχηματίζεται υγρή: «Τα ζιρκόνια αποκαλύπτουν με σιγουριά πότε θα υπήρχε το υγρό νερό και αυτό ήταν πριν 4,4 δις. χρόνια. Ξαφνικά, δέν γνωρίζουμε από πού προήλθε. Έχουμε σοβαρό πρόβλημα. Πρέπει να αναλογιστούμε την πιθανότητα, ότι τα δομικά υλικά τού πλανήτη περιείχαν νερό, καθώς σχηματιζόταν».

Πώς είναι δυνατόν να υπάρχει νερό στα δομικά υλικά όμως, αν εκείνα ήταν καυτά; Η απάντηση απαιτεί άλλο ένα βήμα πίσω στο χρόνο. 

«Ανέτρεξα στο σύστημα πριν από 4.5 δις χρόνια», εξηγεί ο δρ. Ντρέικ, «πριν τους πλανήτες και ανακάλυψα, ότι υπήρχαν λεπτοί κόκκοι σκόνης ενσωμα- τωμένοι σε μια θάλασσα υδρογόνου, ηλίου και οξυγόνου. Ποσότητα υδρο- γόνου και οξυγόνου αντέδρασαν, σχηματίζοντας νερό, συνεπώς είχαμε σκόνη περιβαλλόμενη από νερό».

Με την πάροδο εκατομμυρίων ετών, σκόνη και αέρια συμπυκνώνονται, για να δημιουργήσουν τους πλανήτες τού ηλιακού συστήματος. Μακριά από τον Ήλιο, Δίας και Κρόνος σχηματίστηκαν με ψυχρούς πυρήνες. Ο πάγος όμως, δέν είναι ο μόνος τρόπος πρόσληψης νερού από πλανήτες. Ακόμη βαθύτερα, όπου είναι πολύ θερμά για πάγο το νερό, μπορεί να είναι εγκλωβισμένο σε πέτρες, όπως συνιστά αυτό το ορυκτό τής φωτογραφίας. Αν το δείτε, μοιάζει πολύ στεγνό. Αν το αγγίξετε, είναι πολύ στεγνό. Η θερμότητα όμως, φανερώνει το μυστικό του.


Λέει ο δρ. Ντρέικ: «Μπορείτε να δείτε, ότι θερμαινόμενο σχηματίζει φυσαλίδες νερού. Από αυτό το ορυκτό εκλύεται τεράστια πο- σότητα νερού. Έτσι, ένα ορυκτό, που μοιάζει απόλυτα στεγνό, μπορεί να περιέχει τεράστια ποσότητα νερού».

Όταν πρωτοσχηματίζεται το ηλιακό σύστημα, το τεράστιο νέφος αερίων και σκόνης παγιδεύει τη θερμότητα τού νεαρού Ήλιου. Εκεί, που σχηματίζεται η Γη, έχει πάνω από 500 βαθμούς Κελσίου. Υπερβολικά θερμή, για να σχηματιστούν πετρώματα με νερό και να δημιουργήσουν τον πλανήτη. Ωστόσο, λίγο μετά την δημιουργία της, η Γη καταφέρνει να αποκτήσει νερό. 

 

Νερό από κόκκους ολιβίνη;


«Μια μέρα, έπινα ένα παγωμένο ποτό», λέει ο δρ. Ντρέικ, «κι όταν κοίταξα το ποτήρι υπήρχε υγροποίηση στο εξωτερικό του, όπως αυτό. Βλέπετε τους υδρατμούς στο εσωτερικό αν το αγγίξω. Αναρωτήθηκα αν είχε συμβεί το ίδιο στο δίσκο γύρω από τον Ήλιο πριν από 4,5 δις χρόνια. Μήπως το νερό είχε συμπυκνωθεί σε κόκκους, όπως στο παγωμένο ποτήρι;»

Είναι εντελώς διαφορετικό από τα πετρώματα, που φέρνουν νερό. Αν οι υδρατμοί κολλούν στους κόκκους σκόνης, που σχηματίζουν τον πλανήτη, θα μπορούσαν να αποτελούν την πηγή των ωκεανών. Ο Ντρέικ εξετάζει την θεωρία με ένα από τα κύρια συστατικά τού πλανήτη Γη. 


«Το πράσινο ορυκτό στο πέτρωμα είναι ο ολιβίνης, τον οποίο συναντάμε σε μεγαλύτερη αφθονία σε βραχώδεις πλανήτες. Επίσης, υπήρχε σε αφθονία στο δίσκο γύρω από τον Ήλιο πριν από 4,5 δις χρόνια».

Ο δρ. Ντρέικ αναρωτιέται αν όλοι οι κόκκοι ολιβίνη, που σχηματίζουν τον πλανήτη έχουν νερό κολλημένο επάνω τους. Με έναν υπολογιστή υπολογίζει την αλληλεπίδραση κόκκων ολιβίνη και υδρατμών στο πολύ πρώιμο ηλιακό σύστημα. Τα μόρια νερού προσκολλώνται στους κρύσταλλους ολιβίνη. Τα 30 γραμμάρια ολιβίνη απορροφούν περί τα 0,3 ml νερό.

Μπορούμε να πάρουμε όμως, αρκετό νερό, ώστε να γεμίσουν οι ωκεανοί; Ο Ντρέικ πρέπει να αυξήσει κλιμακωτά τους υπολογισμούς του. Πόσο νερό θα μπορούσε να προσκολληθεί σε έναν όγκο κόκκων ολιβίνης στο μέγεθος τής Γης; 

«Όταν ξεκινήσαμε τους υπολογισμούς δέν είχαμε ιδέα πόσο νερό θα μπορούσαμε να απορροφήσουμε. Η έκπληξή μας ήταν μεγάλη, όταν ανακαλύψαμε, ότι παίρναμε δεκαπλάσια ποσότητα νερού από αυτήν, που περιέχουν οι ωκεανοί της Γης».

Ο καθηγητής Ντρέικ λοιπόν, πιστεύει, ότι καθώς σχηματίζεται η πρώιμη Γη, ήδη έχει δισεκατομμύρια επί δισεκατομμυρίων λίτρα νερού. Νερό, που προσκολ- λάται στα τρισεκατομμύρια κόκκων σκόνης, τα οποία δημιουργούν τον πλα- νήτη: «Είναι συναρπαστικό να ανακαλύπτουμε μια νέα λύση σε ένα από τα πιο συναρπαστικά και σημαντικά ερωτήματά μας, δηλαδή, γιατί έχουμε νερό. Διότι χωρίς το νερό, δέν θα υπήρχαμε».