Вода была на Земле изначально с рождения планеты — исследование
Ученые десятилетиями пытаются понять, как на Земле появились океаны. Некоторые теории предполагают, что вода на планету была занесена астероидами и кометами после ее формирования. Однако новое исследование показывает, что жидкость существовала на земном шаре с самого начала.
Земля — единственная известная планета с обширными океанами, реками и озерами. Вода считается необходимым условием для жизни, и потому вопрос о ее происхождении остается одним из ключевых в планетологии. Исследование, проведенное группой ученых под руководством Лиз Боитар-Крепо из Университета Гренобль-Альпы (Франция), ставит под сомнение теорию о внешнем происхождении воды на нашей планете.
Согласно распространенному мнению ученых, вода в основном образовывалась на мелких частицах пыли в самом начале формирования Солнечной системы и оставалась замороженной на ледяной мантии, окутывающей частицы. Со временем из этих крупинок образовались горные породы, астероиды, кометы и даже каменистые планеты. Но из-за солнечного тепла вещество в диске протосолнечной туманности разогрелось, и вода с поверхности пылевых частиц начала испаряться.
По этой теории, в протопланетном диске существовала так называемая снеговая линия — граница, отделяющая зону, где вода могла существовать в виде льда, от внутренней области, где солнечное тепло испаряло все летучие вещества. В таком случае каменистые планеты, включая Землю, формировались из «сухого» материала, а воду получили позже — от мигрирующих ледяных тел. Ключевая проблема традиционной модели — предположение, что вода либо полностью испаряется внутри снеговой линии, либо остается замороженной снаружи.
Как отмечается в новом исследовании, эта граница в действительности может быть более размыта. Достижения квантовой химии показывают, что не существует определенной температуры, при которой вода связывается с частицами пыли. Механизм скорее подчиняется закону распределения Гаусса, что подразумевает постепенное испарение воды, а не резкий переход.
Это означает, что снеговая линия на самом деле представляет собой зону, распространенную на ширину в несколько астрономических единиц. В ее пределах часть воды могла сохраняться даже вблизи молодого Солнца. Расчеты показали, что от 0,04% до 2,5% воды оставалось связанным с пылевыми частицами внутри зоны формирования Земли. Этого количества достаточно, чтобы объяснить происхождение всей воды на нашей планете.
«В свою очередь, земная вода могла быть в основном унаследована от частиц пыли, которые находились на околоземной орбите, без необходимости миграции внешних частиц», — поясняют авторы работы.
Если открытие подтвердится, оно сможет объяснить не только объем земной воды, но и ее изотопный состав. Кроме того, полученные данные хорошо согласуются с содержанием воды в хондритах — примитивных метеоритах, сохранившихся с ранних этапов Солнечной системы. В том числе это касается редкого типа — энстатитовых хондритов, которые считаются «строительными блоками Земли». Их изотопный состав эквивалентен содержанию воды на нашей планете, поэтому предполагается, что такие объекты образовались неподалеку. «Возможно, земная вода была унаследована от ледяных зерен на орбите Земли — то есть, локально», — допускают исследователи.
Одной из несостыковок в гипотезе о «доставке» частиц воды на Землю всегда была синхронизация процессов: как нужное количество воды оказалось на Земле в нужный момент, не нарушив процесс образования планеты? Новая теория позволяет обойти этот вопрос: если вода была на Земле с самого начала, ее происхождение становится более естественным.
Самое популярное
