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宇宙における水の起源と酸素供給の謎
- 最近の学説では、地球の水の大部分は太陽や地球の形成以前から存在していたと考えられています。
- ビッグバン後の宇宙の物質は水素であり、原始太陽が終焉する超新星爆発により鉄より重い分子が生成されたと理解されています。
- 一方、水を構成する酸素の供給については、宇宙規模の水が存在するには酸素の供給が必要ですが、そのメカニズムはまだ解明されていません。
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- 雪中庵（@psytex）
- ベストアンサー率21% (1064/5003)
地球上の大気に酸素が多いのには、２つの原因があります。 １．木星の大気の組成が、水素が90％、ヘリウムが10％で、 太陽の組成と似ており、これが太陽系の元になった ガス雲の組成であり、古代地球の大気だったはずです。 しかし木星と違い、地球の引力は小さいので、水素や ヘリウムなどの軽い気体は宇宙空間に逃げてしまった のです（もっと軽い水星にはほとんど大気がない）。 ２．しかし、似た惑星である火星の大気は、重い二酸化炭素 が95％、窒素が3％で、軽い水素やヘリウムはもはや 逃げてしまっており、酸素は重くてより安定な二酸化 炭素や地中の酸化鉄として存在しているのです。 地球の古代の大気もこのように、酸素はより重い二酸化 炭素として拘束されていたはずです。 その二酸化炭素を利用して酸素を放出したのは、植物 （の祖先のシアノバクテリア）で、シアノバクテリア が生まれて酸素を放出したために海中に溶けていた 鉄分が酸化鉄として急激に堆積した事実が、30数億年 ～10数億年前の縞状鉄鉱床として残されています。
お礼
回答そして原始地球の大気についての説明有難うございます。 確かに火星や金星は二酸化炭素が多い大気で、過去には水があった様ですから、近隣三惑星の当初の大気は似たようなものだったのでしょうね。 酸素は化合しやすいので、より重いFeやCやと化合する形で惑星内に取り込まれ、宇宙中の分子で圧倒的に多数な水素と化合した水は、小惑星の重爆撃時代に宇宙空間からもたらされたが、その後の45億年を越える変遷の中で、地球だけが水の惑星となったと言う事なのでしょう。 直接の質問は宇宙空間でも酸素が多いのかと言う事でしたが、考えを整理する中でご回答が助けになりました。
- kamobedanjoh
- ベストアンサー率27% (1021/3686)
NO.２です。 「大量の二酸化炭素」の存在を認めながら、炭素より遙かに多い水素と酸素の化合物である水の存在を認めようとしないあなたの考えの方が、どうにも解せません。 原始太陽系円盤の中で、何が何処でどのように結合し合っていたか、それが謎なので宇宙探査が行われている訳です。金星の大気は90％以上が二酸化炭素です。僅かに存在する火星の大気も、大部分が二酸化炭素。氷の彗星が太陽の熱で消滅したり、火星と木星の中間に多数存在する小天体も、多く氷を含んでいます。火星にも水が存在した痕跡が残されています。 原始太陽系での水分子の振る舞いはまだ解明されていませんが、系内に多量の水が存在していたことを疑う余地は無いと思います。 多数の氷の小天体が地球に衝突することで水がもたらされた、とするのが現段階での推定です。 逆に、何故原始地球に水が存在できなかったかの方が、現今の謎なのではないでしょうか？
お礼
物分りの悪い相手に再度回答いただき有難うございました。 火星や金星の大気に二酸化炭素が多い事は認識していますし、水が在った痕跡が在る事も認識していますので、水が惑星に存在した事自体に疑問はありません。 大量の水蒸気の元の大半が宇宙からもたらされたと言う事から、宇宙空間でそれだけの水がどうして存在したのか、核融合の始めである水素と、終点である鉄を除けば、重力に捉えられた環境で無い宇宙空間でも酸素がその次に来るのか、そうならその理由が疑問だった訳です。 そう言う意味ではカテゴリー違いだったかもしれませんが、＃３さんの回答で何となくイメージがつかめました。
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
核融合の話をするなら「分子」の話は頭から追い出してください. 「酸素が多い」根本的な理由は, はっきり言えば分りません. ただし, 実際に O は C より核融合に対して安定な傾向があります. 例えば恒星内の核融合ではおよそ H→He→C→Ne→O→Si の順に使われていきます. あるいは, 原子核の安定性に関する「殻模型」においても, O は魔法数を持つため周囲に比べて安定であることが分かっています.
お礼
回答有難うございます。 頭から追い出す意味が分かりませんが、太陽内で酸素が残りやすいと言う事が推定される。 従って宇宙塵の中にも酸素があって、水素と水を作る可能性が多いと言う事で納得できそうです。
- kamobedanjoh
- ベストアンサー率27% (1021/3686)
大量の二酸化炭素はどのように生成されたのでしょうか？ 二酸化炭素とは、炭素と酸素の化合物です。 その化合生成の逆行程を辿れば、酸素はいくらでも供給されることになりませんか？ 光合成だけが酸素分離の唯一の方法ではあり得ません。 熱化学現象が存在するからこそ、二酸化炭素が合成され、可逆的熱作用があれば酸素と炭素の分離も容易に行われます。
お礼
早々の回答有難うございます。 原初の大気に在った多量の二酸化炭素は地球の中から吐出されたもので、地球の原子組成の30%弱を酸素が占めるので不思議では無い訳です。 疑問に思うのは、水が宇宙から来たと言う事なので、重力により集められた地球上で化合物として集まりやすい酸素が多いのは判るが、そうでない筈の宇宙空間でも水が造られるのかと言う疑問です。 ＃１の方に書いた事になるのですが、核融合の過程で特に酸素が多い理由があるのか、或いは宇宙空間で水が出来る特別なプロセスが在るのかと言う事に、仮説があれば教えて欲しいのです。
- torajyuri
- ベストアンサー率27% (16/58)
>>原始太陽となって核融合反応が起き原子番号が鉄までの分子が出来、 質問が論理矛盾を起こしています。 水素、酸素、鉄の原子番号を質量の関係が判っていれば判る話です。
お礼
早速の回答ありがとうございます。 誤解させてしまった様ですが質問の主旨は、基の水素が大量に残っているのは判るが、最終核融合生成物である鉄までの中間体である酸素が、他の物質に比べ多いのはなぜだろうと言う事です。 核融合の途中段階で酸素の存在が多い理由はあるのか、或いは超新星爆発後に酸素だけが増えるプロセスが在るのかと言う事が疑問なのです。 核融合反応の最終生成物である鉄は、地球の元素組成の35%を占めていますが、これは当然だと思います。 しかしその次には酸素が来て30%近くです。 確かに酸素は化合物を作りやすいので、殆どの分子が酸素と結合して存在する地球上に多いのは判りますし、大気中に酸素が無かった時代に最初に作られた酸素は海中の鉄とたちまち化合し酸化鉄になり、暫く大気中には残れませんでした。 地球環境外でも多量の水が出来るほど酸素が在ると言う事に疑問を感じた訳なのですが・・・。
お礼
有難うございました。 正にファイナルアンサーと言う感じです。 宇宙全体で３番目と言う事ですが、1位や２位とでは圧倒的な差があるのですね。 ただ解説を読むと物質密集空間のデーターは含まれて無い様ですし、ブラックホールやクウェーサーについては勿論対象外でしょうから、宇宙は謎だらけとも言えますが、ここまで判っている事を始めて知りました。