Množství vody na Zemi je skutečně více či méně konstantní, protože koloběh vody je uzavřený. Vodu přijímají a vylučují všechny živé organismy, voda se též odpařuje a poté opět vysráží a v podobě deště, sněhu nebo krup dopadne opět na povrch. Velké množství vody je uloženo pod zemí uvnitř propustných hornin ve spojitých vodních tělesech, kterým se říká zvodeň (anglicky aquifer). V žádném z těchto procesů nedochází k úbytku celkového množství vody na Zemi.
Jsou známy dva procesy výměny molekul vody mezi naší planetou a vesmírem. Velmi malé množství vody se dostává do atmosféry z vesmíru na povrchu meteoritů [1]. Stejně tak velmi malé množství vody naopak zaniká ve vyšších vrstvách atmosféry vlivem ultrafialového záření ze Slunce, které rozbije molekulu vody na atomy, vodík a kyslík. Lehké atomy vodíku pak mohou z atmosféry odplout do vesmíru, protože na ně působí gravitační síla Země příliš slabě. Atmosféra ovšem obsahuje pouze 0,001 % celkového množství vody na Zemi a tyto procesy se týkají velmi malého zlomku těchto molekul. Navíc oba dva procesy mají vzájemně opačný směr a jejich velikost je podobná. Změna celkového množství vody kvůli těmto procesům je tudíž zanedbatelná.
Samotný původ vody na Zemi je stále velkou neznámou, máme ale k dispozici několik teorií, jak se voda na planetu nejspíše dostala a jak došlo ke vzniku oceánů. Planety naší Sluneční soustavy vznikly před zhruba 4,6 miliardami let z disku prachu a plynů, který obíhal kolem Slunce [2]. Srážkami částic a postupně se zvětšujících těles se vytvořily po mnoha milionech let planety [3]. Po velmi dlouhou dobu byl povrch Země roztaven a bombardován zbylými menšími i většími tělesy. Vodní pára se do tvořící se atmosféry nejspíše dostávala jednak vulkanickou činností z nitra Země (tzv. juvenilní podzemní voda) a jednak nejspíše dopadem meteoritů a komet z vesmíru [4]. Tyto meteority, tzv. uhličité chondrity, a komety obsahují velké množství vody v podobě ledových krystalků. Poslední teorií je, že krystalky ledu byly přítomny již v původním disku prachu a plynů, ze kterého Země vznikla, a tak se voda dostala do nitra planety. Postupným chladnutím atmosféry i povrchu nakonec došlo ke vzniku kapalné vody, která vytvořila první oceány.
Ve skutečnosti nejspíše došlo k souhře všech těchto procesů dohromady a voda na naší planetě má tak hned několik zdrojů. Přesný podíl těchto procesů ovšem neznáme a vědci se touto otázkou stále zabývají. Původní zdroje vody můžeme od sebe odlišit pomocí poměrů stabilních izotopů vodíku 1H a 2H (lehký vodík 1H a těžký vodík 2H neboli deuterium), jelikož tyto poměry jsou specifické pro různé části Sluneční soustavy a různá vesmírná tělesa. Například voda ve zmiňovaných meteoritech má poměr 2H/1H podobný jako zemské oceány (kolem hodnoty 1,6 × 10−4) [4], zatímco většina komet, které vědci zatím měli šanci zkoumat, má tento poměr přibližně dvakrát takový (3,0 × 10−4) [5].
Díky znalosti těchto poměrů se domníváme, že voda na Zemi pochází převážně z meteoritů – uhličitých chondritů – a jen z malé části (méně než 10 %) z komet. Jedná se ale stále o aktivní výzkum, protože materiálu na laboratorní analýzy je velice málo a práce s takovými vzorky je náročná. Některá měření se začínají dělat pomocí sond přímo ve vesmíru. Pokud tedy známe stáří studovaného meteoritu a podíl stabilních izotopů vodíku ve vodě v jeho hmotě, můžeme zjistit více o příspěvku daného druhu meteoritu k původu vody nejen na Zemi, ale i na dalších planetách a vesmírných tělesech.
Pro Zeptej se vědce odpovídala Kristýna
Zdroje:
[1] https://doi.org/10.1134/S0036024421100046
[2] https://doi.org/10.1126/science.1064051
[3] https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200220130509.htm