آبِ روی زمین، هدیه دنباله‌دارِ شیطانی بود؟ (شواهدی تکان‌دهنده از منشا آب!)

آیا می‌دانستید آبی که حیات روی کره زمین به آن وابسته است، ممکن است از اعماق فضا آمده باشد؟ یک مطالعه‌ی جدید و مهم که در مجله‌ی معتبر Nature Astronomy منتشر شده، قوی‌ترین شواهد را تاکنون ارائه کرده است که نشان می‌دهد برخی از دنباله‌دارها، آبِ مشابه آبِ زمین را حمل می‌کردند و احتمالاً در شکل‌گیری شرایطِ مناسب برای حیات در سیاره ما نقش داشته‌اند. این تحقیق بر روی دنباله‌دار ۱۲P/Pons-Brooks متمرکز شده است، یک دنباله‌دار از نوع هالی که به دلیل فوران‌های چشمگیرش به «دنباله‌دار شیطانی» ملقب شده است.

دنباله‌دار ۱۲P/Pons-Brooks: ملاقات‌کننده‌ای نادر از حاشیه‌ی منظومه شمسی

دنباله‌دار ۱۲P/Pons-Brooks یک جسم یخی عظیم‌الجثه است، تقریباً به اندازه‌ی کوه اورست، که هر ۷۱ سال یک بار به دور خورشید می‌چرخد. این دنباله‌دار متعلق به گروهی به نام دنباله‌دارهای نوع هالی است، یادگارهای باستانی از منظومه شمسی اولیه که مدارهای بیضوی طولانی را تا فراتر از نپتون دنبال می‌کنند. این دنباله‌دارها که از ابر اورت یا کمربند کویپر سرچشمه می‌گیرند، کپسول‌های زمانی یخ‌زده‌ای هستند که حاوی مواد اولیه‌ی تشکیل منظومه شمسی هستند.

به دلیل فوران‌های گازی شاخ‌مانندش، لقب دنباله‌دار شیطانی به آن داده شده و هم به دلیل ظاهر چشمگیرش در آسمان و هم به دلیل اهمیت علمی‌اش، توجه عمومی را به خود جلب کرده است. این دنباله‌دار در بهار سال ۲۰۲۵ بازگشت و در جریان خورشیدگرفتگی کامل در ماه آوریل قابل مشاهده بود که اولین گذر نزدیک آن از سال ۱۹۵۴ به شمار می‌رفت.

کشف آبِ شبیه آبِ زمین در فضا برای اولین بار

محققان با استفاده از آرایه میلی‌متری/زیرمیلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA) در شیلی و تلسکوپ مادون قرمز ناسا (IRTF) در هاوایی، بخار آب اطراف ۱۲P را با جزئیات فوق‌العاده نقشه‌برداری کردند. آن‌ها بر اندازه‌گیری نسبت دوتریوم به هیدروژن (نسبت D/H) تمرکز کردند – یک امضای شیمیایی که آبِ موجود در اجرام آسمانی مختلف را از هم متمایز می‌کند.

نسبت D/H در دنباله‌دار شیطانی تقریباً مشابه نسبت موجود در اقیانوس‌های زمین بود. این یک یافته‌ی بی‌سابقه برای یک دنباله‌دار از نوع هالی و یکی از قوی‌ترین انطباق‌هایی است که تاکنون بین آبِ دنباله‌دارها و آبِ زمینی ثبت شده است.

روشی نوآورانه منشأ عمیق آبِ دنباله‌دار را آشکار می‌کند

دانشمندان برای اولین بار، هم آب معمولی (H₂O) و هم آب سنگین (HDO) را در گیسوی یک دنباله‌دار نقشه‌برداری کردند – گیسو، ابری از گاز است که هسته‌ی یخی آن را احاطه کرده است. این امر به محققان اجازه داد تا آبی را که از داخل دنباله‌دار آزاد شده است، از آبِ ناشی از فرایندهای سطحی یا فعل و انفعالات با نور خورشید متمایز کنند.

به گفته‌ی مارتین کوردینر، اخترفیزیکدان ناسا که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت، این نقشه‌برداری دقیق تأیید می‌کند که آب از اعماق هسته‌ی دنباله‌دار سرچشمه می‌گیرد – نه از آلودگی یا واکنش‌های شیمیایی در گازهای اطراف. این موضوع، این ایده را تقویت می‌کند که دنباله‌دارهای یخ‌زده ممکن است میلیاردها سال پیش، آب واقعی و دست‌نخورده را به زمین آورده باشند.

استفانی میلام از ناسا، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح داد که توانایی جداسازی منشأ این آب، یک عامل کلیدی بوده است: «با نقشه‌برداری از هر دو H₂O و HDO، می‌توانیم تشخیص دهیم که آیا این گازها از یخ‌های منجمد درون جسم جامد هسته می‌آیند یا از واکنش‌های شیمیایی یا فرایندهای دیگر در گیسوی گازی شکل گرفته‌اند.»

حل یک معمای سیاره‌ای: آب زمین از کجا آمده است؟

احتمالاً زمین به صورت یک سیاره‌ی عمدتاً خشک شکل گرفته است، زیرا دمای بالای اولیه مانع از متراکم شدن یا نگهداری آب می‌شده است. برای دهه‌ها، ستاره‌شناسان این نظریه را مطرح کرده‌اند که آب بعدها توسط برخورد اجسام یخی – مانند دنباله‌دارها یا سیارک‌ها – در مراحل اولیه‌ی تکامل زمین به آن منتقل شده است.

با این حال، بیشتر داده‌های قبلی با این نظریه مغایرت داشتند. تا به حال، هیچ دنباله‌داری تطابق نزدیک در ترکیب ایزوتوپی آب خود نشان نداده بود. کشف ۱۲P این وضعیت را تغییر می‌دهد. کوردینر اظهار داشت: «این قوی‌ترین مدرک تا به امروز است و از این ایده حمایت می‌کند که دنباله‌دارها می‌توانسته‌اند به قابل سکونت شدن سیاره‌ی ما کمک کرده باشند.»

با یکی از بهترین تطابق‌های D/H که تاکنون دیده شده و منبع داخلی واضحی از آب، ۱۲P/Pons-Brooks این فرضیه را تقویت می‌کند که دنباله‌دارها نه تنها آب، بلکه احتمالاً ترکیبات آلی را نیز به زمین آوردند که شرایط را برای شکل‌گیری حیات در زمین اولیه فراهم کردند.

فراتر از یک شیطان در آسمان

پیامدهای این کشف فراتر از یک جسم یخی است که در آسمان ما ردی از خود به جای می‌گذارد. این کشف نشان می‌دهد که دنباله‌دارهای نوع هالی – که تصور می‌شود یادگارهایی از دوران جوانی منظومه شمسی هستند – نقش بسیار بزرگ‌تری در شکل‌دهی محیط زیست زمین ایفا کرده‌اند، فراتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد.

این موضوع، عصر جدیدی را در مطالعه‌ی شکل‌گیری سیارات می‌گشاید، جایی که هدف قرار دادن دسته‌های خاصی از دنباله‌دارها با نسبت‌های D/H منطبق می‌تواند به سؤالات دیرینه در مورد منشأ زمین پاسخ دهد. همچنین، علاقه به ماموریت‌های آینده‌ی دنباله‌دارها مانند Comet Interceptor آژانس فضایی اروپا و پروژه‌ی پیشنهادی CAESAR ناسا، که برای بازگرداندن نمونه‌های دنباله‌دار طراحی شده‌اند، افزایش می‌یابد.

منبع