Откуда на Земле взялась вода?

Запасы воды на Земле очень важны для ее способности поддерживать жизнь, но откуда эта вода взялась? Присутствовала ли она, когда образовалась Земля, была ли доставлена ​​позже метеоритами или кометами из космоса?

Об этом рассказали в Ливерморской национальной лаборатории (LLNL) Министерства энергетики США.

Относительно происхождения воды на Земле ведутся долгие дебаты, и ученые LLNL считают, что у них есть ответ — они нашли его, когда изучали породы с Луны.

Поскольку система Земля-Луна образовалась вместе в результате удара двух больших тел в начале образования Солнечной системы, их истории связаны. Но поскольку на Луне не хватает тектоники плит и выветривания — процессов, имеющих тенденцию стирать или скрывать свидетельства на Земле — Луна является прекрасным местом для поиска подсказок по истории земной воды.

Несмотря на то, что около 70 процентов поверхности Земли покрыты водой, в целом планета является относительно сухим местом по сравнению со многими другими объектами Солнечной системы. А Луна еще более сухая. Согласно общепринятому мнению, отсутствие летучих видов (таких как вода) на Земле — и особенно на Луне — объясняется сильным ударом, который привел к истощению запасов летучих элементов.

Но, исследуя изотопный состав лунных пород, команда обнаружила, что тела, вовлеченные в удар, образовавший систему Земля-Луна, имели очень низкий уровень летучих элементов до удара, а не благодаря ему. В частности, команда использовала относительное количество летучего и радиоактивного изотопа рубидия-87, рассчитываемого на основе его дочернего изотопа стронция-87, чтобы определить запас рубидия в системе Земля-Луна в момент ее образования.

Команда обнаружила, что поскольку количество стронция-87, являющегося косвенным показателем долгосрочного общего количества летучих элементов на Луне, было настолько низким, что столкнувшиеся тела должны были изначально быть сухими, и с тех пор к ним не могло добавиться ничего нового.

«Земля либо родилась с водой, которую мы имеем, либо на нас упало что-то, что было в основном чистым H2O без всего остального. Эта работа исключает метеориты или астероиды как возможные источники воды на Земле и указывает на вариант "рожденная с ней"», - сказал космохимик Грег Бреннек, соавтор статьи.

В дополнение к тому, что эта работа значительно сузила круг потенциальных источников воды на Земле, она дополнительно показывает, что столкнувшиеся большие тела должны были прилететь с внутренней Солнечной системы, и событие не могло произойти раньше 4,45 миллиарда лет назад, что значительно сокращает период образования Луны.

По словам Ларса Борга, ведущего автора исследования: «Существовало лишь несколько типов материалов, которые могли объединиться, чтобы создать Землю и Луну, и они не были экзотическими – они, вероятно, были просто большими телами, которые сформировались примерно в одной и той же области, и случайно столкнувшиеся друг с другом чуть более чем через 100 миллионов лет после образования Солнечной системы… но, к счастью для нас, они именно это и сделали».

Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

фото: Adam Connell/LLNL