Мировой океан имеет внеземное происхождение: что выяснили планетологи

Швейцарские ученые начали с вопроса, какой была первозданная Земля 4,6 млрд лет назад. Планеты рождаются в газопылевом диске вокруг молодой звезды, но шанс, что в нем будет много воды, крайне невелик: и этот шанс становится все меньше по мере приближения к Солнцу. Молекулы воды в Солнечной системе не могут в достаточной степени удерживаться на крупинках твердого вещества.

В этом смысле Земля, где океаны занимают 71% поверхности, выглядит необычно: во время набора массы из протопланетного диска она едва ли смогла бы накопить так много воды. То есть наша планета, судя по всему, изначально была «сухой». Так каким же образом на нее попала вода? Если следовать такой логике, получается, что извне.

По одной из гипотез, воду на Землю занесли кометы, но проблема в том, что кометная вода сильно отличается от земной: в ее составе много дейтерия — тяжелого водорода. В земной воде дейтерия минимальное количество. Поэтому теорию об образовании Мирового океана в результате кометной бомбардировки авторы отвергли.

В рамках своего исследования они обратились к метеоритам. Анализируя их составы, они хотели вычислить, сколько летучих веществ, включая воду, могла накопить Земля во время своего формирования. Из десятков тысяч метеоритов, найденных на планете, около 4% приходится на углистые хондриты. Как отмечают ученые, хондриты содержат вещество, которое почти не изменилось с момента формирования планет. Поэтому их называют своего рода «капсулами времени».

Rocks and Gems CanadaУглистый хондрит

В составе углистых хондритов очень много углерода и органических соединений, но самое главное — воды. Ее молекулы составляют 10–20% вещества в метеорите. Между тем «родиной» углистых хондритов считают Главный пояс астероидов — область между орбитами Марса и Юпитера.

Авторы исследования решили определить, сколько в этих метеоритах содержится марганца и хрома. Соотношение этих элементов помогло бы понять, насколько хорошо вещество могло удерживать что-то летучее и насколько «сухим» было изначально. Так, если хром преобладает над марганцем, то вещество «сухое», а если наоборот — то «влажное».

Оказалось, что в углистых хондритах соотношение марганца и хрома равняется 0,84. В земных же породах — 0,475, что говорит о более «сухом» веществе Земли по сравнению с углистыми хондритами. Однако учитывая тот факт, что наша планета находится в 150 млн километров от Солнца, на ней все равно очень много летучих веществ.

В этом смысле у планетологов появилась еще одна теория: что если воду на Землю доставили не кометы, а другая планета? Ученые оттолкнулись от известной гипотезы происхождения Луны: согласно ей, Земля получила свой естественный спутник в ходе гигантского столкновения с другим небесным телом размером с Марс около 4,5 млрд лет назад. Ее назвали Тейей в честь мифической матери богини Луны.

Авторы статьи рассмотрели три сценария того, как могла выглядеть эта планета. Согласно первому сценарию, она была такой же, как современная мантия Земли. А по двум оставшимся состояла из вещества углистых хондритов, но с одной разницей: во втором сценарии это вещество составляет 10% массы нынешней Земли, а в третьем — до 40%.

Оказалось, что соотношению марганца и хрома в земном веществе лучшего всего соответствует второй вариант. По этой логике Земля столкнулась с очень «влажной» планетой, масса которой в 10 раз меньше. При этом Тейя более массивная, а потому ее удар был бы намного сильнее, и Земля вряд ли бы стала такой, как сейчас — в космос выбросило бы слишком много летучего вещества, резюмировали специалисты.

Прямо сейчас глубоко под Африкой ученые фиксируют ритмичные выбросы магмы, которые формируют новый океан. Рассказали, как это может повлиять на судьбу целых континентов.

Изображение Przemek Pietrak/NASA