Откуда на Земле взялась вода? Долгие десятилетия считалось, что значительная часть — от 6 до 40% — вещества нашей планеты прилетела из-за орбиты Юпитера, из холодных внешних областей Солнечной системы. Вместе с этими камнями на молодую Землю якобы попала и вода, которая в горячих внутренних регионах просто не могла удержаться.
Новое исследование переворачивает эту картину. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха доказали: Земля сформировалась исключительно из материала внутренней части Солнечной системы. Доля внешнего вещества — не более 2%, а скорее всего, и вовсе ноль. А это значит, что вода на нашей планете была изначально, а не прилетела на астероидах из далеких холодных глубин.
Как Юпитер отгородил Землю от остального мира
Когда Солнечная система только зарождалась, она представляла собой диск из газа и пыли, вращающийся вокруг молодого Солнца. Из этого диска предстояло сформироваться планетам. Но вмешался Юпитер.
Газовый гигант рос невероятно быстро. Его чудовищная гравитация буквально разорвала протопланетный диск, создав физический барьер между его внутренней и внешней частями. Внешний материал просто не мог преодолеть эту преграду. Камни и пыль из-за орбиты Юпитера остались за ней, а внутри диска формировались Земля, Марс, Венера и Меркурий.
Долгое время ученые спорили о том, насколько проницаем этот барьер. Новая работа дает окончательный ответ: он был практически непроницаем.
Изотопы как паспорт места рождения
Чтобы доказать это, планетологи Паоло Сосси и Дэн Бауэр применили новый метод. Вместо того чтобы сравнивать породы Земли и метеоритов по одному-двум параметрам (как это делали раньше), они использовали 10 изотопных систем.
Изотопы — это разновидности атомов одного химического элемента. Они ведут себя одинаково в химических реакциях, но отличаются по массе. Измерив соотношение разных изотопов в породе, можно точно определить, где она образовалась.
Ученые делят метеориты на два больших класса:
- Углеродистые (C-тип) — рождаются во внешней Солнечной системе, содержат много воды и углерода.
- Неуглеродистые — появляются во внутренней части системы.
Сосси и Бауэр сравнили изотопный состав земных пород, марсианских метеоритов и образцов с астероида Веста. И получили однозначный результат: Земля состоит только из неуглеродистого материала. Никаких примесей из-за Юпитера.
Что это меняет
Выводов из этого открытия несколько, и все они фундаментальны.
1. Вода на Земле была изначально. Если внешний материал не поступал на Землю, то и воду нам принести было некому. Значит, вода присутствовала во внутренней Солнечной системе с самого начала. Возможно, она была «запечатана» в минералах или существовала в виде пара, который позже конденсировался. Как именно — следующий вопрос, но факт остается фактом: вода — не пришелец извне, а местная.
2. Земля, Марс и Веста — родственники. Исследование подтвердило, что эти три тела состоят из одних и тех же химических элементов. Они формировались в одной «песочнице» и отличаются только тем, сколько материала успели набрать.
3. Меркурий и Венера — из того же теста. Авторы работы предполагают, что и остальные планеты земной группы образовались из того же материала. Доказать это напрямую пока невозможно — у нас нет образцов пород с Меркурия и Венеры. Но косвенные данные указывают именно на это.
Куда смотреть дальше
Паоло Сосси уже строит планы на будущее. Его команда хочет разобраться в главном парадоксе: как вода сохранилась во внутренней, горячей зоне Солнечной системы в таком количестве, которого хватило на целые океаны? Это противоречит многим моделям планетообразования, и ответ потребует новых исследований.
Кроме того, ученые намерены проверить, действуют ли аналогичные правила при формировании планет у других звезд. Если да, то мы получим мощный инструмент для оценки того, у каких экзопланет может быть вода, а у каких — нет.
Итог
Земля оказалась «чистокровной» внутренней планетой. Она не заимствовала материал из-за орбиты Юпитера, не получала воду от далеких углеродистых астероидов. Всё, что нужно для жизни — вода, углерод, минералы — было у нее с самого начала.
Юпитер сыграл роль космического стенографа: он отгородил внутреннюю часть диска от внешней, не пустив чужеродный материал. И именно в этой «чистой» среде сформировалась наша планета — с водой, которую мы считали пришедшей извне, но которая оказалась своей, родной.
Как вам открытие? Меняет ли оно ваше представление о том, откуда на Земле взялась жизнь? И ждете ли вы новых данных о Меркурии и Венере, которые подтвердят эту теорию? Делитесь мнениями в комментариях!
Читайте также: