Звідки вода на Землі?
Щоб виявити джерела води на Землі, вчені шукали джерела водню, а не кисню. Тому що цей компонент води в Сонячній системі присутній в набагато більших кількостях.
Багато вчених історично підтримують теорію про те, що вся вода на Землі походить з астероїдів. Цей погляд спирається на хімічну схожість між морською водою і водою, виявленою на астероїдах. Ставлення дейтерія, більш важкого ізотопу водню, до нормального водню, служить унікальною хімічною сигнатурою джерел води. У випадку з океанами Землі ставлення дейтерія до водню більш близько до того, що виявили в астероїдах.
Однак, за словами авторів дослідження, теорія астероїдів не може пояснити походження всього водню Землі.
Більш пізні дослідження показують, що водень в океанах Землі це не водень всієї планети, кажуть автори дослідження, зразки водню з глибин Землі, близьких до кордону між ядром і мантією, мають помітно менше дейтерію. Це вказує на те, що цей водень, можливо, не мав до астероїдів ніякого відношення, Благородні гази гелій і неон з ізотопними сигнатурами, успадкованими від сонячної туманності, також були виявлені в мантії Землі.
У новому дослідженні вчені розробили нову теоретичну модель формування Землі для пояснення цих відмінностей між воднем в океанах Землі і на кордоні ядра і мантії. А також наявності благородних газів глибоко всередині нашої планети.
Моделювання народження Землі
Згідно з новою моделлю кілька мільярдів років тому великі астероїди, що мають запаси води, почали перетворюватися на планети. У цей час сонячна туманність все ще оберталася навколо Сонця. Ці астероїди, відомі як планетарні ембріони, стикалися і швидко зростали. Зрештою одне із зіткнень виділило достатньо енергії, щоб розплавити поверхню великого ембріона. Він перетворився на океан магми.Цей найбільший ембріон в кінцевому підсумку стане Землею.
Гази з сонячної туманності, включаючи водень і благородні гази, рясніли в цьому ембріоні. І вони стали основою для формування ранньої атмосфери Землі. Небулярний водень, який містить менше дейтерію і більш легкий, ніж астероїдний водень, був розчинений в розплавленому залізі океану з магми.
В результаті процесу, званого ізотопне фракціонування, водень переміщався до центру молодої Землі. На думку авторів дослідження, водень, який притягувався до заліза, доставлявся в ядро цим металом. У той час як більша частина його більш важкого ізотопу, дейтерія, залишалася в магмі. Саме вона, зрештою, охолодилася і стала мантією Землі. Вплив дрібних ембріонів та інших об'єктів продовжував додавати воду. І збільшувати загальну масу Землі. Це тривало до тих пір, поки Земля не досягла свого остаточного розміру.
Нова модель пояснює і наявність благородних газів глибоко всередині мантії Землі. А також нижче співвідношення дейтерій-водень в її ядрі по відношенню до мантії і океанів.
Автори використовували модель для оцінки кількості водню з кожного джерела, вони дійшли висновку, що більшість з них були астероїдними за походженням. Але частина земної води все ж походить із сонячної туманності.
Перспективне моделювання
Автори дослідження говорять про важливість цих знань для розуміння принципів еволюції інших планет. І звичайно їх потенціалу для існування життя. Земні планети в інших планетних системах можуть не мати доступу до астероїдів, наповнених водою. Але нове дослідження говорить про те, що ці екзопланети могли б отримати воду з протопланетної туманності своєї системи.
