Источник жизни. Теория о том, что воду на Землю принесли астероиды, терпит крах
Древние осадочные отложения скальных пород и застывшая лава доказывают, что вода в виде жидкости существовала на поверхности Земли как минимум на протяжении 3,8 млрд лет. Но учитывая, сколько пустых пород по всей галактике, обширные океаны Земли вызывают вопрос о том, откуда появилась вся эта вода, пишет Business Insider.
Специалисты в области наук о Земле продолжают обсуждать две конкурирующие теории. Одна из них предполагает, что вода на планете могла появиться из астероидов и комет, которые сталкивались с планетой. Однако результаты недавних исследований укрепили аргументы другой теории, согласно которой вода всегда присутствовала в породах мантии Земли и постепенно выходила на поверхность через вулканы. Выяснение того, какой механизм был более важным, не только позволит лучше понять историю Земли, но и поможет в поиске других планет, где может существовать жизнь.
Взлеты и падения теории о воде с комет
В 1974 г. ученые обнаружили, что мантия Земли содержит значительное количество драгоценных металлов вроде платины. Эти элементы по своей природе притягиваются к железу, поэтому основная их масса была утянута в железное ядро планеты еще в начале ее истории. Это положило начало идеи, что астероиды, сталкивавшиеся с Землей вскоре после ее беспокойного младенчества, обеспечили дополнительный слой горных пород.
Этот "последний слой", возможно, включал не только драгоценные металлы, но и нестабильные вещества, такие как углерод и вода, которые существуют на типе астероида под названием каменноугольный хондрит.
Однако недавнее исследование поставило под сомнение эту теорию. Опубликованное в январе 2017 г. исследование показало, что тип рутения (один из тех металлов, что любят железо), найденный в мантии Земли, имеет атомную подпись, отличную от рутения, найденного в многочисленных астероидах внешней Солнечной системы. Это позволяет предположить, что последний слой прибыл из внутренней Солнечной системы, где нестабильные вещества редкость. Получается, что астероиды не были главным источником воды на Земле.
Эта информация дополняет другое исследование, предполагающее, что вода на Земле была в изобилии еще до того, как прибыл, предположительно, последний слой поверхности Земли. Так, есть различные доказательства, что старейшие земные минералы (циркон) кристаллизовались из источников магмы, взаимодействуя с жидкой водой. Этим минералам от 4,1 до 4,3 млрд лет, а последний слой, как думают большинство ученых, был получен приблизительно 3,9 млрд лет назад.
К тому же только то, что астероид несет в себе воду, не означает, что он может успешно доставить этот груз на Землю. На самом деле теперь ученые полагают, что Земля во время ранних сильных воздействий астероидов могла потерять массу, а не получить ее — этот процесс известен как эрозия столкновения, или эрозия воздействия.
Это все еще недоказанная теория, но недавнее изучение ударного кратера Садбери в Канаде обнаружило доказательства, что столкновение выпарило большую часть нестабильного металлического свинца. Это означает, что более нестабильные вещества, такие как вода, также исчезли бы во время столкновения.
Еще одно свидетельство того, что океаны планеты, возможно, сформировались гораздо раньше, состоит в том, что на Земле достаточно много хлора. Благодаря присутствию жидкой воды хлор имел возможность раствориться в ней, а не улетучиться в космос.
К тому же геохимики уже давно утверждают, что океаны Земли не могли появиться из ледяных комет, поскольку они содержат различные количества тяжелого водорода.
Просачивание воды изнутри
Все эти данные свидетельствуют, что поверхностная вода Земли, или жидкая гидросфера, на самом деле накопилась путем дегазирования изнутри планеты. Вода сохраняется в земной мантии в форме гидроксильных групп (один атом водорода и один атом кислорода), заточенная в минералах вроде рингвудита.
Когда породы мантии плавятся, вода растворяется в магме. Когда магма поднимается к поверхности и охлаждается, давление снижается, формируются кристаллы, а вода высвобождается и выходит в виде пара через вулканы. Благодаря этому механизму вода с большой глубины может быть дегазирована на поверхность.
Первоначальная экспериментальная работа показала, что минералы на глубине от 150 до 200 км могли содержать воду, но более поздние эксперименты, моделирование и сейсмические данные говорят о том, что вода могла бы быть найдена и на расстоянии от 400 до 660 км от поверхности.
Недавние данные ученых, изучающих, как кристаллы алмазов формируются глубоко под землей, предполагают, что вода могла храниться еще глубже. Таким образом, идея о появлении воды из глубин Земли выглядит все более правдоподобной.
Однако вода может и возвращаться назад в мантию. То есть существует некий баланс между водой в океанах и запасами воды в мантии. Средний уровень морской поверхности относительно континентальной земли остается относительно постоянным на протяжении примерно 4 млрд лет.
Это позволяет предположить, что постоянный цикл воды, появляющейся из мантии и поглощаемой ею, значительно помогал продолжению жизни на протяжении всей ее истории на этой планете. Можно только предполагать, сколько воды может все еще быть заперто в недрах Земли.
