Článek
Nezávislá skupina vědkyň a vědců z českých i zahraničních výzkumných institucí odpovídá na vaše dotazy. Některé odpovědi pak sdílí i na sociálních sítích Facebook, Twitter, Instagram, Threads a zde na Médiu.
Dotaz
Je koloběh vody uzavřený a je jí na Zemi stále konstantní množství, či jí přibývá/ubývá a jestli už je znám původ vody na Zemi, či máme stále jen hypotézy?
Minutová odpověď
- Množství vody na Zemi je víceméně konstantní, protože koloběh vody je uzavřený.
- Procesy, které vedou k jejímu přibývání a úbytku, jsou dohromady zanedbatelné.
- Původ vody neznáme přesně, ale nejspíše se jedná o kombinaci vulkanické činnosti při tvorbě planety, dopadu meteoritů a komet a zabudování vody do hmoty Země při jejím formování.
Odpověď
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.
Země a vesmír si vyměňují molekuly vody
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, konkrétně 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.
Původ vody na Zemi je velkou neznámou
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.
Zdroje vody na naší planetě
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). 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]. Oproti tomu 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.
Už měří i sondy ve vesmíru
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.
Za Zeptej se vědce odpovídala Kristýna
Ing. Kristýna Kantnerová, Dr. sc. ETH Zürich, University of Colorado Boulder, Geological Sciences & Institute of Arctic and Alpine Research
Odbornou revizi poskytl Mgr. Michal Břežný, Ph.D., Katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta Ostravské univerzity, Ostravská univerzita.
Odpověď editovali Luděk Vašta a Hedvika Šimková
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
[4] https://doi.org/10.1126/science.1256717
[5] https://doi.org/10.1038/nature10519
Zeptej se vědce
Projekt Zeptej se vědce se snaží zprostředkovat kontakt mezi vědeckou a nevědeckou veřejností. Máte-li na vědce nějaký dotaz, zeptejte se nás na Facebooku, Twitteru nebo Instagramu. Líbí se vám naše příspěvky? Budeme rádi, když podpoříte naši činnost: darujme.cz/projekt/1209422
