Mówimy bowiem o obszarze położonym daleko za orbitą Neptuna. Analiza zaledwie 12 takich drobin pozwoliła zidentyfikować nietypowy skład izotopowy tlenu, wskazujący na istnienie odrębnego zbiornika wody, który przez miliardy lat pozostawał w dużej mierze odizolowany od materii znajdującej się bliżej Słońca.
Czytaj też: Kosmiczny świat rodem z horroru. Na tej planecie padają deszcze stopionych minerałów
Odkrycie jest istotne, ponieważ dostarcza nowych informacji o warunkach panujących podczas formowania się Układu Słonecznego około 4,5 miliarda lat temu. Badania przeprowadził zespół kierowany przez Lindsay Keller z NASA Johnson Space Center, a kulisy tych eksperymentów są dostępne w Science Advances. Zbadane próbki nie pochodziły z misji kosmicznej ani z powierzchni odległej planety. Naukowcy wykorzystali mikroskopijne cząstki pyłu międzyplanetarnego zebrane w ziemskiej stratosferze przez samoloty NASA przystosowane do badań na dużych wysokościach.
Każda z 12 analizowanych drobin miała od 10 do 30 mikrometrów średnicy. Ustalenie ich pochodzenia wymagało szczegółowego zbadania śladów pozostawionych przez wysokoenergetyczne cząstki emitowane przez Słońce. Podczas wieloletniej podróży przez przestrzeń międzyplanetarną promieniowanie stopniowo uszkadza strukturę krystaliczną minerałów. Powstają w ten sposób charakterystyczne ślady, których liczbę można wykorzystać do oszacowania czasu przebywania pyłu w przestrzeni kosmicznej.
W badanych próbkach ich zagęszczenie było około 100 razy większe niż w przypadku pyłu pochodzącego z pasa planetoid lub komet związanych z Jowiszem. Wskazywało to na znacznie bardziej odległe pochodzenie, zgodne z obszarem Pasa Kuipera. Najważniejsza wskazówka znajdowała się jednak wewnątrz samych drobin. Naukowcy odkryli w nich dużą ilość minerałów uwodnionych, między innymi saponitu i serpentynu. Są to minerały powstające w wyniku reakcji wody z innymi składnikami skalnymi.
Ich obecność oznacza, iż obiekty macierzyste, z których pochodził pył, musiały w przeszłości zawierać ciekłą wodę. Pamiętajmy, że dzisiejszy Pas Kuipera należy do najzimniejszych regionów Układu Słonecznego, a występujące tam obiekty są w dużej mierze zbudowane z lodu i skał. Zdaniem autorów powyższych doniesień we wnętrzach niektórych dawnych ciał niebieskich mogły panować warunki pozwalające na okresowe topnienie lodu. Źródłem ciepła byłyby natomiast procesy rozpadu promieniotwórczego lub energia uwalniana podczas zderzeń z innymi obiektami. Powstała w ten sposób woda reagowała z minerałami, pozostawiając po sobie trwałe ślady chemiczne.
Przełomowym etapem badań okazała się analiza izotopów tlenu. Pierwiastek ten występuje w kilku odmianach różniących się liczbą neutronów w jądrze atomowym. Najpowszechniejszy jest tlen-16, ale istnieją również cięższe izotopy: tlen-17 i tlen-18. Ich wzajemne proporcje mogą zdradzać warunki, w jakich powstawała dana substancja, i wskazywać na jej pochodzenie. W badanych ziarnach naukowcy zaobserwowali wyraźne wzbogacenie w cięższe izotopy tlenu. Na podstawie składu minerałów odtworzyli właściwości wody, która uczestniczyła w ich powstawaniu. Okazało się, że miała ona charakterystyczny skład izotopowy, odmienny od tego obserwowanego w materiałach pochodzących z bliższych Słońcu obszarów Układu Słonecznego.
Stąd pomysł, jakoby na jego obrzeżach istniał duży rezerwuar wody bogatej w cięższe izotopy tlenu. Co ważne, przez miliardy lat pozostawał on w znacznym stopniu odizolowany od materii krążącej w wewnętrznych częściach układu planetarnego. W myśl jednej z teorii za zachowanie tej chemicznej odrębności mogły odpowiadać gazowe olbrzymy, a w szczególności Saturn.
Źródło: Science Advances
