|
Откуда на Земле появилась вода
|
|
|
|
Вода составляет 71% поверхности Земли, но никто не знает, как и когда такое огромное количество воды попало на Землю. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, приближает ученых к ответу на этот вопрос. Под руководством доцента геологии Университета Мэриленда Меган Ньюкомб исследователи проанализировали расплавленные метеориты, которые летали в космосе с момента образования Солнечной системы 4,5 миллиарда лет назад. Они обнаружили, что эти метеориты имели чрезвычайно низкое содержание воды — фактически, они были одними из самых сухих внеземных материалов, когда-либо измеренных. Эти результаты, которые позволили исследователям исключить их как основной источник воды на Земле, могут иметь важные последствия для поиска воды и жизни на других планетах. Это также помогает исследователям понять маловероятные условия, которые сделали Землю пригодной для жизни планетой.
|
|
|
|
«Мы хотели понять, как нашей планете удалось получить воду, потому что это не совсем очевидно», — сказал Ньюкомб. «Получение воды и наличие поверхностных океанов на небольшой планете, находящейся относительно близко к Солнцу, — непростая задача». Группа исследователей проанализировала семь расплавленных, или ахондритов, метеоритов, которые врезались в Землю через миллиарды лет после того, как откололись по меньшей мере от пяти планетезималей — объектов, столкнувшихся и образовавших планеты в нашей Солнечной системе. В процессе, известном как плавление, многие из этих планетезималей были нагреты в результате распада радиоактивных элементов в ранней истории Солнечной системы, в результате чего они разделились на слои с корой, мантией и ядром.
|
|
|
Поскольку эти метеориты упали на Землю совсем недавно, этот эксперимент был первым, когда кто-либо измерил их летучие вещества. Аспирант-геолог UMD Лиам Петерсон использовал электронный микрозонд для измерения уровня магния, железа, кальция и кремния, а затем присоединился к Ньюкомбу в лаборатории Земли и планет Института науки Карнеги, чтобы измерить содержание воды в них с помощью прибора для масс-спектрометрии вторичных ионов. «Проблема анализа воды в чрезвычайно сухих материалах заключается в том, что любая земная вода на поверхности образца или внутри измерительного прибора может быть легко обнаружена, что искажает результаты», — сказал соавтор исследования Конел Александер, ученый из Института науки Карнеги. .
|
|
|
|
Чтобы уменьшить загрязнение, исследователи сначала запекли свои образцы в низкотемпературной вакуумной печи, чтобы удалить любую поверхностную воду. Прежде чем образцы можно было анализировать в масс-спектрометре вторичных ионов, образцы необходимо было еще раз высушить. «Мне пришлось оставить образцы под турбонасосом — действительно высококачественным вакуумом — более чем на месяц, чтобы набрать достаточно земной воды», — сказал Ньюкомб. Некоторые из их образцов метеоритов прибыли из внутренней части Солнечной системы, где расположена Земля и где условия обычно считаются теплыми и сухими. Другие, более редкие образцы были получены из более холодных и ледяных окраин нашей планетарной системы. Хотя обычно считалось, что вода попала на Землю извне Солнечной системы, еще предстоит определить, какие типы объектов могли нести эту воду через Солнечную систему.
|
|
|
|
«Мы знали, что многие объекты внешней Солнечной системы были дифференцированы, но как бы неявно предполагалось, что, поскольку они были из внешней Солнечной системы, они также должны содержать много воды», — сказал Сун Нильсен, соавтор исследования и геолог из Океанографического института Вудс-Хоул. «Наша работа показывает, что это определенно не так. Как только метеориты тают, воды не остается». Проанализировав образцы ахондритов метеоритов, исследователи обнаружили, что вода составляет менее двух миллионных долей их массы. Для сравнения, самые влажные метеориты — группа, называемая углеродистыми хондритами, — содержат до 20% воды по весу, или в 100 000 раз больше, чем образцы метеоритов, изученные Ньюкомб и ее соавторами. Это означает, что нагрев и таяние планетезималей приводит к почти полной потере воды, независимо от того, где в Солнечной системе возникли эти планетезимали и с каким количеством воды они изначально были связаны.
|
|
|
|
Ньюкомб и ее соавторы обнаружили, что, вопреки распространенному мнению, не все объекты за пределами Солнечной системы богаты водой. Это привело их к выводу, что вода, вероятно, попала на Землю через нерасплавленные или хондритовые метеориты. Ньюкомб сказал, что их выводы имеют применение не только в геологии. Ученые многих дисциплин, особенно исследователи экзопланет, интересуются происхождением земной воды из-за ее глубокой связи с жизнью. «Вода считается ингредиентом для жизни, которая может процветать, поэтому, когда мы смотрим во Вселенную и находим все эти экзопланеты, мы начинаем выяснять, какие из этих планетарных систем могут быть потенциальными хозяевами. жизни», — сказал Ньюкомб. «Чтобы понять эти другие солнечные системы, мы хотим понять нашу собственную». Исследовательская статья «Дегазация рано образовавшихся планетезималей ограничила поступление воды на Землю» была опубликована в журнале Nature 15 марта 2023 года.
|
|
|
|
Источник
|
