Откуда появилась Вода на Земле и почему её так много

Откуда появилась вода на Земле?

Жизнь без воды на Земле немыслима. Это один из самых ценных природных ресурсов. Но если вспомнить, как формировалась наша планета, то трудно вообще представить, как здесь могло оказаться такое количество влаги. Земля образовалась из облака газа и пыли внутри протопланетного диска, и первые несколько миллионов лет своего существования была чрезвычайно горячей. Её поверхность подвергалась непрерывной бомбардировке кометами и астероидами. Внутренние области планеты были и до сих пор остаются жидкими из-за гравитационного нагрева и распада радиоактивных изотопов. Это означает, что даже если бы на Земле была какая-то влага в этот момент времени, она быстро бы выкипела. Так почему же сегодня на планете так много воды? Откуда взялась вода на планете? Если верить выводам исследования, опубликованного не так давно в журнале “Science Advances”, благодарить за это нужно определённые астероиды, в которых до этого не замечалось большого количества влаги. Эта работа демонстрирует также, что Солнечная система гораздо более “мокрая”, чем считалось прежде.

Откуда появилась вода на Земле?
Жизнь без воды на Земле немыслима

Споры относительно того, откуда берётся вода на Земле, идут с давних пор. Согласно одной из гипотез, её доставили к нам астероиды и кометы. Другая утверждает, что вода всегда присутствовала в земной мантии, и постепенно вышла на поверхность с помощью вулканов. И вот теперь, благодаря японскому космическому аппарату “Хаябуса”, у учёных появились конкретные доказательства. Эта станция доставила на Землю образцы пород, взятые в 2010 году с поверхности астероида 25143 Итокава. Исследователи, опубликовавшие упомянутую статью, проанализировали содержание воды в двух частичках породы – с помощью ионного микрозонда, который обстреливал образец пучком ионов. 

Это, кстати, была непростая задача – зерна породы были крошечные, менее 40 микрон в поперечнике, и оба состояли из нескольких разных минералов. Ионный микрозонд должен был фокусироваться лишь на одном из них, чтобы дать учёным возможность собрать все необходимые данные. Исследователи проанализировали железную составляющую, а также содержащий магний силикат, известный как пироксен, в котором практически нет кальция. Последний обычно не ассоциируется с водой – он принадлежит к разряду так называемых “номинально безводных минералов” (НБМ). В структуре кристалла пироксена нет свободных мест для молекул воды, в отличие, например, от глинистых минералов. Однако чувствительность метода, который использовался в данном исследовании, была такова, что учёные могли обнаружить даже самое мизерное количество воды. И они это сделали.

Результаты оказались удивительными – в образцах пород содержалось до 1000 частей воды на миллион. Состав астероида Итокава был уже известен, и это позволило сделать вывод об общем содержании на нём Н2О – в среднем от 160 до 510 частей на миллион. Это больше, чем считалось ранее. Предыдущая оценка базировалась на дистанционном исследовании двух аналогичных космических объектов, то есть астероидов класса S, показавшем соотношение соответственно 30 и 300 частей воды на миллион.

Недооценённый источник

Вода состоит из водорода и кислорода. Но эти химические элементы встречаются в виде разных изотопов, то есть могут иметь разное количество нейтронов в атомном ядре. Исследователи рассмотрели соотношение изотопов водорода в астероидной влаге, и выяснили, что оно очень близко к земному. Это предполагает, что вода на Земле происходит из того же источника. Что поднимает несколько интереснейших вопросов, и первый из них – как такое количество воды могло оказаться внутри номинально безводных минералов? Авторы статьи считают, что во время своего образования материал астероида поглощал водород из протопланетного диска. Тот в условиях высокой температуры и большого давления, свойственных солнечной туманности, соединялся с кислородом, образуя воду внутри минералов. 

вода на Земле. Оригинальная морфология двух изученных частиц Итокавы. Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA), под редакцией Z. Jin Original morphology of the two studied Itokawa particles. Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), edited by Z. Jin
Оригинальная морфология двух изученных частиц Итокавы. Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA), под редакцией Z. Jin
Original morphology of the two studied Itokawa particles. Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), edited by Z. Jin

Вроде бы логично, но возможно ли, чтобы вода осталась в минералах? Ведь те же астероиды класса S образовались во внутренней, самой горячей части Солнечной системы. У Итокавы, например, сложная, очень насыщенная история термального метаморфизма и столкновений. Астероид иногда разогревался до температуры не менее 900°C. Учёных все эти возражения не смутили – они провели компьютерные симуляции, в ходе которых выяснилось, что общие потери воды при этих процессах не превысят даже 10%.

Вода на планете Земля

Какое отношение всё это имеет к воде на Земле? Исследователи предполагают, что, набравшись воды внутри протопланетного диска, минералы постепенно склеивались в более крупные тела, например, астероиды. Точно так же могло обстоять дело и на Земле – её первая вода могла быть в составе тех минералов, из которых она сформировалась. Затем она была потеряна в бурные ранние этапы жизни, но впоследствии её снова доставили сюда бесчисленные астероиды S-класса – на это прямо намекает сходство изотопного состава водорода Земли и Итокавы.

Этот свежий взгляд на старинный вопрос о происхождении воды на Земле приводит нас к удивительному выводу о том, что огромная популяция астероидов внутренней части Солнечной системы содержит гораздо больше воды, чем предполагалось ранее. Вода тут буквально повсюду. Несмотря на то, что вы не найдёте её, запрятанную в минералах, даже если очень сильно захотите пить.

Text.ru - 100.00%

Поделиться ссылкой:

А Вы смотрели:  Будет ли НАСА тушить Йеллоустонский супервулкан?
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector