Ученые выдвинули новую теорию происхождения воды на Земле | Популярный Университет

Ученые выдвинули новую теорию происхождения воды на Земле

Согласно новым исследованиям, вода на Земле могла возникнуть как из астероидного материала, так и из газа, появившегося от образования Солнца. Новая гипотеза может открыть ученым важные сведения о развитии других планет и их потенциале для создания и поддержания жизни.

В исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research: Planets Американского геофизического общества, ученые предлагают новую теорию для решения давней тайны: откуда появилась вода на Земле? Исследование бросает вызов общепринятым представлениям о водороде в воде Земли: оно говорит, что этот элемент пришёл к нам из облаков пыли и газа, оставшихся после образования Солнца – солнечной туманности.

Многие ученые поддерживают теорию о том, что вся земная вода произошла из астероидов. Это всё из-за сходства между морской водой и водой, обнаруженной на астероидах. В случае с океанами Земли, соотношение дейтерия, более тяжелого изотопа водорода, к нормальному водороду близко к тому, что обнаружено в астероидах. Однако, по словам некоторых авторов исследования, океан не может рассказывать всю историю о водороде Земли:

«Когда люди измеряют соотношение дейтерия в морской воде, и видят, что он довольно близок к тому, что мы видим в астероидах, они начинают слепо верить, что вся вода пришла на Землю от астероидов», – говорит Стивен Деш, профессор астрофизики в Школе изучения Земли и космоса в Университете штата Аризона.

Более поздние исследования показывают, что образцы водорода из глубины Земли, близкие к границе между ядром и мантией, имеют заметно меньше дейтерия, и это указывает на то, что данный водород, возможно, взялся не от астероидов. Благородные газы, такие как гелий и неон с изотопическими сигнатурами, унаследованными от солнечной туманности, также были обнаружены в мантии Земли.

В процессе исследования учеными была разработана новая теоретическая модель формирования Земли для объяснения этих различий между водородом в океанах Земли и наличием благородных газов глубоко внутри планеты, на границе между мантией и ядром.

Моделирование происхождения воды на Земле

В соответствии с новой моделью, несколько миллиардов лет назад, крупные астероиды с заболоченной водой начали развиваться в планеты, тогда как солнечная туманность все еще вращалась вокруг Солнца. Эти астероиды, известные как «планетарные зародыши», сталкивались и быстро росли. В конце концов, столкновение дало достаточно энергии, чтобы расплавить в океане магмы поверхность самого большого зародыша, который в конечном итоге стал Землей.

Газы из солнечной туманности, включая водород и благородные газы, были притянуты большим, покрытым магмой зародышем для формирования ранней атмосферы. Водород, который содержал меньше дейтерия и был легче астероидного водорода, растворялся в расплавленном железе океана магмы. В процессе изотопного обмена водород тянулся к центру молодой Земли. По мнению авторов исследования, водород, который притягивался к железу, доставлялся в ядро, в то время как большая часть дейтерия оставалась в магме, которая в конечном итоге охлаждалась и становилась мантией. Воздействие мелких зародышей и других объектов продолжало добавлять воду в общую массу Земли, пока она не достигла своего окончательного вида.

Авторы использовали модель для оценки количества водорода из каждого источника. Они пришли к выводу, что большая его часть была астероидной по происхождению, но часть земной воды исходила от солнечной туманности.

«Для каждой сотни молекул земной воды есть одна или две из солнечной туманности», – говорит Ян Ву, ведущий автор исследования.

Проницательная модель

Авторы исследования также предлагают ученым новые перспективы образования других планет и оценку их потенциала для поддержания жизни. Новое исследование предполагает, что землеподобные планеты в других солнечных системах, которые не имеют доступа к астероидам с водой, могли бы получить воду через туманность собственной звезды.

«Эта модель предполагает, что неизбежное образование воды, вероятно, произойдет на любых достаточно больших каменистых экзопланетах во внесолнечных системах», – сказал Ву. – Я думаю, это очень интересно».

Анаф Шахар, геохимик из Института Карнеги по науке, который не участвовал в исследовании, отметил, что в настоящее время достаточно трудно измерить и проанализировать процесс разделения изтопов водорода, в котором изменяется отношение дейтерия к водороду, когда элемент растворяется в железе.

«Новая модель, которая хорошо вписывается в текущие исследования, может быть протестирована, как только эксперименты выявят фактор фракционирования водорода, – сказал Шахар. – Такой подход является очень креативным альтернативным решением старой проблемы. Авторы уже неплохо оценили, какие могут быть факторы фракционирования, не проводя экспериментов».

Ранее учёные нашли подо льдом Гренландии огромный кратер.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: