Нова теория за произхода на водата на Земята

Водата на Земята може да е била донесена както с астероидния материал, паднал върху планетата ни, така и от газа, останал при формирането на Слънцето. Това твърдят учени в ново изследване, публикувано в Journal of Geophysical Research: Planets.

Новото откритие може да даде на учените важна информация, която да помогне за проучването на други планети и възможността на тях да има благоприятни условия за възникването на форми на живот.

Екип воден от Стивън Деш от щатския университет на Аризона, поставя под съмнение широко възприетите идеи за астероидния произход на водорода във водата на нашата планета. Учените предполагат, че водородът може отчасти да идва от облаците прах и газ, останали след сформирането на Слънцето.

Досега много учени подкрепяха теорията, че цялата вода на Земята идва от астероиди, главно защото съотношението на деутерий, по-тежкия водороден изотоп, към нормалния водород е сходно в океанските и астероидните проби.

Разбира се, химическият подпис на океана е близо до това, което се намира в астероидите, но това може да не е цялата история, обяснява Деш.

„Това е малко сляпо място в теорията“, казва той и допълва: „Когато хората измерват съотношението в океанската вода и виждат, че е доста близо до това, което намираме в астероидите, винаги е било лесно да повярваме, че всичко идва от астероиди“.

Деш и колегите му казват, че по-скорошни изследвания показват, че водородът в земните океани не представлява целия водород на планетата. Проби, взети дълбоко изпод земята, близо до границата между ядрото и мантията, имат значително по-малко деутерий, което показва, че този водород може да има друг произход.

Благородните газове като хелий и неон, с изотопни подписи, наследени от слънчевата мъглявина, също са открити в мантията на Земята.

В новото изследване учените разработват теоретичен модел, който предполага, че преди няколко милиарда години големи астероиди, съдържащи вода, започват да се превръщат в планети, докато слънчевата мъглявина все още се върти около Слънцето.

Тези астероиди, известни като планетни ембриони, се сблъскват и нарастват бързо, докато в крайна сметка гигантски сблъсък създава достатъчно енергия, за да се стопи повърхността на най-големия от тях, създавайки океан от магма. Този обект в крайна сметка се е превърнал в планетата Земя.

Газовете от слънчевата мъглявина, включително водорода и благородни газове, са били извлечени от големия ембрион, покрит с магма, за да се образува ранната атмосфера на Земята. Водородът от мъглявината, който съдържа по-малко деутерий и е по-лек от водорода в астероидите, се разтваря в стопеното желязо на магмения океан. Чрез процес, наречен изотопно фракциониране, водородът е изтеглен към центъра на Земята. Елементът, който е привлечен от желязо, се доставя в ядрото от метала, докато голяма част от деутерийят остава в магмата, която в крайна сметка се охлажда и става мантия. Въздействията от по-малки ембриони и други обекти продължават да прибавят вода и обща маса, докато Земята достигне своя краен размер.

Този нов модел ще остави Земята с благородни газове дълбоко в мантията и по-ниско съотношение на деутерий към водород в ядрото, отколкото в мантията и океаните. Авторите са използвали модела, за да преценят колко водород произлиза от всеки източник. Те заключават, че по-голямата чест е астероиден водород, но част от водата на Земята, може би до 2%, наистина идват от слънчевата мъглявина.

Авторите казват, че тяхното проучване предлага нови перспективи за развитието на подобни на Земята други планети в други слънчеви системи, които може да не разполагат с достъп до астероиди, натоварени с вода, но все пак биха могли да получат вода чрез собствените си мъглявини.

„Този модел предполага, че е неизбежно образуването на вода и то може да се случи на всяка достатъчно голяма скалиста екзопланета в друга слънчева система и това е много вълнуващо“, казва Юн Уу, друг от авторите на новото проучване.