Откуда на Земле появилась вода, была ли она всегда и сколько её было? Для поиска ответов на эти вопросы порой не хватает и самых современных научных методов. Сейчас научное общество склоняется к тому, что вода была принесена на Землю с мокрыми хондритами на ранней стадии "сборки" во время аккреции. Также были гипотезы, что воду на Землю занесли ледяные кометы, а до этого планета была сухой, но изотопные анализы воды с кометы Чуримова-Герасименко показали, что вклад кометного льда в океан Земли составляет не больше 1-5%.
Для доставки воды к планетарному зародышу был предложен способ адсорбции водяного пара на безводных силикатах и некоторые другие гипотезы.
На диаграмме видно, что изотопный состав воды (водорода) на Земле совпадает с изотопным составом не комет, а хондритных метеоритов. Предполагается, что вода входила в состав хонритов, которые соединялись в планетозимали, а вещество переплавлялось и диференцировалось, в результате вода переходила в состав мантии, где она существует и до сих пор в виде примеси нескольких процентов. В итоге, вода поступала из хондритов, а хондриты собирались в кучку только из той области где, образовалась планета, т.к. на других орбитах образовывались свои планеты.
Теперь мы можем оценить количество той "изначальной" воды при наблюдении существующих протопланетных дисков. Например, протопланетный диск из статьи "Resolved ALMA observations of water in the inner astronomical units of the HL Tau disk".(Stefano Facchini, Leonardo Testi, Nature Astronomy, 2024). Исследование протопланетного диска HL Tau показало содержание воды в пределах снеговой зоны (зона, где вода в протопланетном облаке может вступать в реакции, а не выпадать в виде льда) зарождающейся звёздной системы в количестве примерно 3,7 от массы земных океанов (или 7,1×10-2 от массы Луны). Данная система HL Tau очень близка по размерам к нашей (её масса лишь в 2 раза больше). По аналогии можем рассчитать, сколько воды было на орбите между зарождающейся Венерой и Марсом (в рамках общепринятой гипотезы формирования планет) - здесь и происходило формирование Земли благодаря аккреции первичного вещества. Так как масса солнечной системы в 2 раза меньше, то и количество воды, скорее всего, должно быть в 2 раза меньше чем в HL Tau - 1,85 массы современных земных океанов. Снеговая линия в солнечной системе проходит в 7 а.е. - чуть дальше орбиты Юпитера, значит,первичная" вода должна была быть поглощена всеми планетами в пределах этого радиуса. Больше всего досталось Юпитеру (расстояние от центра до снеговой зоны минус расстояние от центра до Марса ~ 7 а.е. - 1,5 а.е. = 5,5 а.е., или примерно 79 % ). На Землю могло попасть максимум то, что было между орбитами Марса и Венеры (расстояние от центра протопланетного диска до Марса минус расстояние от центра до орбиты Венеры ~ 1,5 а.е. - 0,7 а. е. = 0,8 а.е. или 11% ). Получается, что по гипотезе аккреции на Землю могло попасть воды в размере 15 - 20 % от массы современных океанов. И это не учитывая, что вода содержится не только в океанах. В коре и в мантии её тоже много. Вопрос геологам: откуда ещё на Земле взять в 4 раза больше воды, чем она могла получить при аккреции? Недобор просто огромный! Кометы не подходят, их изотопный состав воды совсем не соответствует земному.А распространённое мнение о том, что в недрах Земли воды мало, скорее всего ошибочное. Считается, что в земной коре содержиться лишь 44 миллиона кубических километров воды, а в океанах её 1,3 миллиарда км³ (Gleeson, T., Befus, K., Jasechko, S. et al. The global volume and distribution of modern groundwater, Nature Geoscience, 2016)Но в другом исследовании (Dehydration melting at the top of the lower mantle, Schmandt, B.; Jacobsen, S. D) показано, что объём воды, заключённый лишь в переходной зоне мантии может быть в 3 раза больше, чем всё количество воды во всех земных океанах. А переходная зона это лишь небольшая часть мантии Земли, какое же общее количество воды храниться (или выходит из недр) трудно себе представить. Такие данные только усугубляют парадокс недостатка аккреционной воды.
продолжение следует....