Halastjörnur og uppruni vatns á jörðinni

Sævar Helgi Bragason

Stjörnufræðivefurinn

- www.stjornuskodun.is -

Halastjarnan McNaught á kvöldhimninum yfir ArgentínuMynd: Miroslav Druckmuller

Halastjörnur

Halastjarna er gaddfreðin íshnöttur

Gas- og rykhjúpur myndast þegar halastjarnan nálgast sól

Virknin eykst

Strókar myndast

Tvenns konar halar

Ís- og rykhali

Jónahali

Mynd: Jerry Lodriguss

Halastjörnur eru náttúrulegar fornleifar

UpphafsöldElsta líf á jörðinni

3,5-3,8 milljarðar ára

4,6 milljarðar áraGas- og rykþoka

fellur saman

Reikistjörnur og smærri hnettir myndast á nokkur

hundruð milljón árum

Berg og höf myndast fyrir um 4,4 milljörðum ára

Síðbúna risaárekstrahrinan. Halastjörnur og smástirni

færa vatn og lífræn efnasambönd til jarðar

Halastjörnur eru leifar frá myndun sólkerfisins. Halastjörnur eru elsta efni sólkerfisins.

Flokkun

Flokkaðar eftir umferðartíma- 200 ár

Skammferðarhalastjörnur- Úr Kuipersbeltinu

Langferðarhalastjörnur- Úr Oortsskýinu

Mynd: Jerry Lodriguss

Stjörnur með hár

Orðið kometes þýðir langt hár

Glóandi skegg

Glóandi sverð

Birtust handahófskennt

Storkuðu hugmyndum fólks um óbreytanlega guðlega skipulagningu heimsins

Halastjarnan McNaught sem birtist óvænt á janúarhimni árið 2007.

Óttinn mikli: Halley 1910

Halley 1910. Mynd: Yerkesstjörnustöðin

Halastjarna Halleys hefur u.þ.b. 76 ára umferðartíma

Litrófsgreining gerði mönnum kleift að efnagreina halastjörnu

Árið 1910 sneri Halley aftur (boðaði andlát Mark Twain)

Í halanum fannst blásýrugas og önnur eiturefni

Fólk óttaðist um líf sitt

Hljómar kunnuglega?

Halastjörnur geta tvístrast

Myndir: Hubblessjónaukinn

Nærgöngular halastjörnur

Árið 1993 fannst halastjarnan Shoemaker-Levy 9

Hafði komið of nálægt Júpíter og tvístrast af völdum flóðkrafta

Rakst á Júpíter í júlí 1994 með miklum látum

Mynd: Hubblessjónaukinn

Rannsóknir á halastjörnum

Giotto heimsækir Halley 1986

Fyrsta geimferðin til halastjörnuSýndi fram á að: + kjarninn er fastur+ halastjarna er að mestu úr vatnsís

Stardust 2004

Wild 2

Deep Impact 2005

Tempel 1

Stardust

Halastjarnan Wild 2

Fyrsti sýnasöfnunarleiðangurinn

til halastjörnu

DeepImpact

Fyrstu myndirnar af árekstrinum

Halastjarnan Tempel 1

Tilraun til að rekast á halastjörnu, búa til gíg og

rannsaka efnið sem kastast út

Myndir: NASA/Faulkes sjónaukinn

RósettaTvö geimför, brautarfar og lendingarfar. Fyrsta tilraunin til lendingar á halastjörnu.Rannsóknir hefjast í ágúst 2014

Halastjarnan 67P/Churyumov-Gerasimenko

Myndir: ESO/ESA

Vatn

Vatn er úr tveimur af þremur algengustu frumefnum alheims

Vetnið varð til í Miklahvelli en súrefnið í sprengistjörnum

Vatn er eitt algengasta efnasamband alheims

Vatn er eitt mikilvægasta efnasamband lífs

Við erum að langmestu úr vatni

Myndir: NASA/JPL

Hlutfall D/H

1H er algengasta vetnissamsætan

(99,98% af öllu vetni)

2H (tvívetni (deuterium)) næstalgengust

Hlutfall vetnis/tvívetnis (D/H ratio):

Eitt 2H á hver 6500 1H í hafinu

Mæling á hlutfallinu gefur vísbendingar um uppruna vatns á

jörðinni

Uppspretta D/H gildi x 10^6

Miklihvellur 16

Milligeimsefni 14-22

Stjörnumyndunarsvæði 0,04

Sólkerfið 25

Halastjörnur 310

Loftsteinar 70-450Kolefniskondrít 120-300Höfin (SMOW)* 160

Hlutfall D/H

*Standard Mean Ocean Water = Staðalvatn á jörðinni

Innri reikistjörnurnar eru vatnssnauðar

Merkúríus Venus Jörðin Mars

Þurr Glataði sínuvatni Fremur þurr Fremur þurr

0,05-0,1% massansMyndir: NASA/JPL/Stjörnufræðivefurinn

Hversu mikið vatn er á jörðinni?

Staður Lággildi[Höf]

Hágildi[Höf]

Rúmtak[Höf]

Höfin/lofthjúpur 1,32 1,32 1,32

Jarðskorpan 0,02 0,10 0,1

Stinnhvolfið 0,04 0,49 3,3

Möttull 0,04 4,2 15,1

Kjarni 0,03 2,8 28,1

SAMTALS 1,5 11,2 59,7

Mynd: NASA/JHUAPL

Hvar og hvenær?

0 10 milljón ár 100 milljón ár 1 milljarður ára

Síðbúnarisaárekstrahrinan

Myndun tungls - 30 milljón árMyndun jarðar - 30-100 milljón árMyndun kjarna - ~100 milljón ár

4,567 milljarðar ára

Aldursgreining á í loftsteinumGas- og rykþoka

+ Dróg jörðin vatnið í sig þegar hún var að myndast?+ Myndaðist vatnið við efnahvörf á hinni ungu jörð?+ Barst vatnið til jarðar með byggingareiningum sólkerfisins? Hvaða?

4,3 milljarðar ára: elsta berg á jörðinni

Í dag

Mynd: Grétar Örn Ómarsson

Vatn barst greiðlega til jarðar

Jarðfræðilega óvirkir hnettir geyma sögu sólkerfisins

Ótvíræð merki mikilla árekstra smástirna, halastjarna og

loftsteina

Við áreksturinn losnar vatn og önnur rokgjörn efni samstundis

úr hnöttunum

Vatn gat því borist greiðlega til jarðar í árekstrahrinum

Mynd: NASA/JHUAPL

Hvað um loftsteina?

Loftsteinar eru líklegri uppspretta stærsta hluta vatnsins á jörðinni

Vatnaðar steindir finnast í loftsteinum

D/H hlutfallið í kondrít loftsteinum er næstum hið sama

og vatnsins á jörðinni

D/H hlutfallið tvöfalt hærra í þeim þremur halastjörnum sem

hafa verið mældar

Mynd: Shingo Takei

Hvar stöndum við?

+ Fáar mælingar á halastjörnum - þekkjum illa D/H hlutafllið

+ Þekkjum ekki hlutfall D/H í jörðinni í heild

+ Vitum ekki hversu mikið vatn jörðin inniheldur

+ Vantar mælingar á hlutfalli D/H í sólkerfaskífum - ALMA gæti veitt svör

Halastjarnan McNaught á himninum yfir Santiago í Chile Mynd: Stéphane Guisard

Heimildir 1. Beatty, J. Kelly; Petersen, Carolyn Collins og Chaikin, Andrew (ritstj.). 1998. The New Solar System. Cambridge University Press, Massachusetts. 2. Freedman, Roger og Kaufmann, William. 2004. Universe, 7th Edition. W. H. Freeman, New York. 3. Ferris, Timothy. 2002. Seeing in the Dark: How Backyard Stargazers are Probing Deep Space and Guarding Earth from Interplanetary Peril. Simon & Schuster, New York. 4. Hoskins, Michael. 1997. Cambridge Illustrated History of Astronomy. Cambridge University Press, Massachusetts. 5. McFadden, Lucy-Ann; Johnson, Torrence og Weissman, Paul (ritstj.). 2006. Encyclopedia of the Solar System. Academic Press, California. 6. Pasachoff, Jay. 1998. Astronomy: From the Earth to the Universe, fimmta útgáfa. Saunders College Publishing, Massachusetts. 7. Sagan, Carl. 1980. Cosmos. Random House, New York. 8. Sagan, Carl. 1997. Comet, revised edition. Ballantine Books, New York. 9. Stjörnufræðivefurinn - Halastjörnur. www.stjornuskodun.is/halastjornur

Einhvers staðar bíður eitthvað stórkostlegt þess að finnast.- Carl Sagan

Halastjarnan Machholz og Sjöstirnið.Mynd: Stefan Seip

www.stjornuskodun.is/halastjornur

www.stjornuskodun.is/uppruni-vatns-a-jordinni