Земля, как известно, часто называется Голубой планетой из-за её океанов, которые покрывают более 70% поверхности и являются домом для огромного количества живых организмов. В то время как вода — один из самых необходимых для жизни компонентов, учёным никак не удаётся найти точные ответы на два ключевых вопроса: откуда и когда она появилась на Земле.
Некоторые исследователи предполагают, что вода окутала нашу планету поздно: после того как она сформировалась. Однако новое исследование, проведённое специалистами Вудс-Холского института океанографии (WHOI), меняет общепринятые положения о происхождении воды на Земле и во внутренней области Солнечной системы.
"Ответ на один из основных вопросов заключается в том, что наши океаны всегда были на планете, – рассказывает ведущий автор работы Адам Сарафян (Adam Sarafian). – Мы не получили их в результате какого-либо позднего процесса, как считалось ранее".
Многие исследователи уверены, что первоначально Земля была "сухой" из-за высокоэнергетических процессов формирования планеты. Вода же появилась гораздо позже из таких источников, как кометы или астероиды, которые в значительной степени состоят из газа и льда.
Ранняя Солнечная система: белая пунктирная линия показывает снеговую линию – переход от более горячей внутренней части СС, где водяной лёд нестабилен (коричневый), к внешней части, где водяной лёд стабилен (голубой) (иллюстрация Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution).
"Однако столкновения с гигантскими астероидами и метеоритами приводят к существенным разрушениям, – продолжает геолог Хорст Маршалль (Horst Marschall), соавтор статьи. –Было много гипотез о том, что любые молекулы воды испарились бы или были бы выброшены в космос при таком столкновении. Так что, возможно, поверхностная вода в таком виде, как сегодня, образовалась намного раньше – сотни миллионов лет назад".
Авторы исследования обратились к другому потенциальному источнику воды — углистым хондритам. Это наиболее примитивные из известных метеоритов, которые образовались из пыли, песка, льда и газов, порождённых Солнцем около 4,6 миллиардов лет назад (задолго до формирования планет). Эти примитивные метеориты содержат довольно много воды, поэтому они и были основными кандидатами в источники происхождения воды на Земле.
Отметим, что для определения источника воды планетных тел учёные измеряют соотношение двух стабильных изотопов водорода: дейтерия и водорода. Для разных регионов Солнечной системы соотношения этих изотопов различаются. Авторы исследования знали, каково это соотношение для углистых хондритов, и решили с помощью этой информации приблизиться к пониманию того, откуда и когда вода появилась на Земле.
Снимок гигантского астероида Веста, сделанный 5 сентября 2012 года (фото NASA).
Исследовательская группа использовала образцы метеоритов, предоставленных NASA — осколки астероида (4) Веста.
Астероид Веста был сформирован в том же регионе Солнечной системе, что и Земля, и имеет базальтовую поверхность с замороженной лавой. Базальтовые метеориты, добравшиеся до Земли, известны как эвкриты (eucrite), и они несут подпись старейшего водородного водоёма Солнечной системы. Они появились примерно спустя 14 миллионов лет после того, как образовалась Солнечная система, что и делает их идеальным материалом для определения источника воды в ней (в те времена, когда Земля была на основной стадии формирования).
Учёные проанализировали пять различных образцов с Весты с помощью установки под названием Северо-восточный национальный ионный микрозонд (NENIMF), которая использует ионную масс-спектрометрию. Это был первый случай, когда изотопы водорода были измерены в метеоритах-эвкритах.
Исследования показали, что астероид Веста содержит тот же изотопный состав водорода в углистых хондритах, что и Земля. Это, в сочетании с данными об изотопах азота, указывает на то, что хондриты — наиболее вероятный общий источник воды. То есть вода на нашей планете появилась на 135 миллионов лет раньше, чем считалось.
"Исследование показывает: вода Земли, скорее всего, произошла в то же время, что и камни", – считает Маршалль.
Диаграмма небес, которая показывает местоположение Весты в юго-западном вечернем небе над ярко-оранжевой звездой Антарес в созвездии Скорпиона (иллюстрация A. Fazekas/Sky Safari).
Добавим, что результаты нового исследования отнюдь не исключают, что вода могла "населить" Землю в большем количестве позднее. Однако, вероятнее всего, она уже присутствовала на очень ранней стадии формирования планеты.
Знания же о том, что вода давно появилась во внутренней области Солнечной системы, также означают, что другие планеты могли иметь воду и даже жизнь прежде, чем оказались в тех суровых условиях, в которых находятся сегодня.
Научная статья была опубликована в журнале Science.
