Джерело життя. Теорія про те, що воду на Землю принесли астероїди, терпить крах

Стародавні осадові відкладення скельних порід і застигла лава доводять, що вода у вигляді рідини існувала на поверхні Землі як мінімум протягом 3,8 млрд років. Але враховуючи, скільки порожніх порід по всій галактиці, великі океани Землі викликають питання про те, звідки з'явилася вся ця вода, пише Business Insider.

Фахівці в галузі наук про Землю продовжують обговорювати дві конкуруючі теорії. Одна з них припускає, що вода на планеті могла з'явитися з астероїдів і комет, які стикалися з планетою. Проте результати недавніх досліджень зміцнили аргументи іншої теорії, згідно з якою вода завжди була присутня в породах мантії Землі і поступово виходила на поверхню через вулкани. З'ясування того, який механізм був більш важливим, не тільки дозволить краще зрозуміти історію Землі, але і допоможе в пошуку інших планет, де може існувати життя.

Злети і падіння теорії про воді з комет

У 1974 р. вчені виявили, що мантія Землі містить значну кількість дорогоцінних металів начебто платини. Ці елементи по своїй природі притягуються до залозу, тому основна їх маса була утянута в залізне ядро планети ще в початку її історії. Це поклало початок ідеї, що астероїди, що стикалися з Землею незабаром після її неспокійного дитинства, забезпечили додатковий шар гірських порід.

Цей "останній шар", можливо, включав не тільки дорогоцінні метали, а й нестабільні речовини, такі як вуглець і вода, які існують на типі астероїда під назвою кам'яновугільний хондрит.

Однак недавнє дослідження поставило під сумнів цю теорію. Опубліковане в січні 2017 р. дослідження показало, що тип рутенію (один з тих металів, що люблять залізо), знайдений в мантії Землі, має атомну підпис, відмінну від рутенія, знайденого в численних астероїдах зовнішньої Сонячної системи. Це дозволяє припустити, що останній шар прибув з внутрішньої Сонячної системи, де нестабільні речовини рідкість. Виходить, що астероїди не були головним джерелом води на Землі.

Ця інформація доповнює інше дослідження, що припускає, що вода на Землі була в достатку ще до того, як прибув, імовірно, останній шар поверхні Землі. Так, є різні докази, що найдавніші земні мінерали (циркон) кристалізувалися з джерел магми, взаємодіючи з рідкою водою. Цим мінералам від 4,1 до 4,3 млрд років, а останній шар, як думають більшість вченіх, було отримано приблизно 3,9 млрд років тому.

До того ж тільки те, що астероїд несе в собі воду, не означає, що він може успішно доставити цей вантаж на Землю. Насправді тепер вчені вважають, що Земля під час ранніх сильних впливів астероїдів могла втратити масу, а не отримати її — цей процес відомий як ерозія зіткнення, або ерозія впливу.

Це все ще недоведена теорія, але недавнє вивчення ударного кратера Садбері в Канаді виявило докази, що зіткнення выпарило більшу частину нестабільного металевого свинцю. Це означає, що більш нестабільні речовини, такі як вода, також зникли під час зіткнення.

Ще одне свідчення того, що океани планети, можливо, сформувалися значно раніше, полягає в тому, що на Землі досить багато хлору. Завдяки присутності рідкої води хлор мав можливість розчинитися в ній, а не зникнути в космос.

До того ж геохіміки вже давно стверджують, що океани Землі не могли з'явитися з крижаних комет, оскільки вони містять різні кількості важкого водню.

Просочування води зсередини

Всі ці дані свідчать, що поверхнева вода Землі, або рідка гідросфера, насправді накопичилася шляхом дегазації зсередини планети. Вода зберігається в земній мантії у формі гідроксильних груп (один атом водню і один атом кисню), заточена в мінералах начебто рингвудита.

Коли породи мантії плавляться, вода розчиняється в магмі. Коли магма піднімається до поверхні і охолоджується, тиск знижується, формуються кристали, а вода вивільняється і виходить у вигляді пари через вулкани. Завдяки цьому механізму вода з великої глибини може бути дегазирована на поверхню.

Первісна експериментальна робота показала, що мінерали на глибині від 150 до 200 км могли утримувати воду, але більш пізні експерименти, моделювання та сейсмічні дані говорять про те, що вода могла б бути знайдена і на відстані від 400 до 660 км від поверхні.

Недавні дані вчених, що вивчають, як кристали алмазів формуються глибоко під землею, припускають, що вода могла зберігатися ще глибше. Таким чином, ідея про появу води з глибин Землі все виглядає більш правдоподібною.

Однак вода може і повертатися назад в мантію. Тобто існує певний баланс між водою в океанах і запасами води у мантії. Середній рівень морської поверхні щодо континентальної землі залишається відносно постійною протягом приблизно 4 млрд років.

Це дозволяє припустити, що постійний цикл води, яка з'являється мантії і поглинається нею, значно допомагав продовженню життя протягом усієї її історії на цій планеті. Можна тільки припускати, скільки води може все ще бути замкнено в надрах Землі.