Земля — єдина відома планета з гігантськими океанами, розгалуженою системою річок та озерами. Без води вона була б мертвою кам’яною кулею. Але звідки взялася ця вода? Це питання довгий час залишалося відкритим. Тепер нове дослідження пропонує несподівану відповідь: вода могла виникнути локально — ще до формування планети, без участі комет чи астероїдів. 1
Класична гіпотеза
Протягом десятиліть вчені дотримувалися так званої гіпотези “пізнього надбання”. Вона передбачає, що Земля утворилася у внутрішній, сухій частині протопланетного диска — занадто близько до Сонця, аби вода могла існувати у вигляді льоду. Уся вода, згідно з цією ідеєю, мала бути доставлена з-за меж снігової межі — умовної лінії, за якою вода може замерзати, з космічними тілами на кшталт комет чи астероїдів.
Нове бачення
У новій статті в The Astrophysical Journal Letters команда дослідників на чолі з Ліз Боітар-Крепо (Lise Boitard-Crépeau) з Університету Гренобль Альпи стверджує: снігова межа — це не чітка лінія, а радше широка перехідна зона, де вода сублімується поступово, а не миттєво.
Завдяки розрахункам у сфері квантової хімії автори доводять, що енергія зв’язку води з пиловими зернами має не одне конкретне значення, а розподіляється за гауссовою кривою. Це означає, що навіть у “сухій” зоні поблизу Сонця частина води могла залишитися в складі пилу й порід.
Згідно з моделлю, від 0,04% до 2,5% масової частки води могло залишитися у пилових зернах, які згодом увійшли до складу планети. І цього виявилося достатньо, аби пояснити усю кількість води на Землі — від океанів до гідросфери в цілому.
“Отже, земна вода могла бути наслідувана з льодяних зерен у тій самій області, де формувалася Земля”, — пишуть дослідники.
Ключовим джерелом даних для перевірки моделі стали хондрити — стародавні метеорити, які зберегли незмінний матеріал із перших етапів формування Сонячної системи. Саме вони дають уявлення про те, скільки води могло міститися в твердих тілах на ранніх стадіях еволюції протопланетного диска. Щоб результати моделювання були правдоподібними, вони мали б відповідати як загальному вмісту води на Землі, так і її ізотопному складу, а також рівню гідратації, що спостерігається в цих метеоритах.
І модель дійсно це демонструє: вона успішно відтворює тенденцію у вмісті води серед різних груп хондритів, попри те, що їхні материнські тіла утворювалися у різні періоди. На думку авторів, ця кількість води, зафіксована в хондритах, найімовірніше, є нижньою межею первинного водного вмісту, який був у силікатних пилових зернах — тих самих будівельних блоках, із яких складалися хондритові матриці. Це ще один аргумент на користь того, що значна частина води могла бути присутня в матеріалі, з якого формувалася Земля, вже з самого початку.
Крім того, результати відповідають гіпотезі, що енстатитові хондрити (Enstatite Chondrites) були “цеглинками” для Землі. Вони мають аналогічний ізотопний склад води, що й наша планета, і, ймовірно, формувалися в тому ж регіоні, де виникла Земля.
Ці висновки ставлять під сумнів одну з головних астрономічних гіпотез про походження води. Якщо вода могла залишатися в пилу навіть у “сухій” зоні, то не було необхідності у доставці води з далеких куточків Сонячної системи. Це також вирішує низку труднощів, пов’язаних з “точним часом” доставки води в рамках гіпотези “пізнього надбання”.
Втім, автори не стверджують, що все вирішено. Є невизначеності, зокрема щодо ізотопного співвідношення водню у земній воді, яке могло змінитися внаслідок глибоких геологічних процесів.
Якщо подальші дослідження підтвердять ці результати, ми зможемо переглянути одну з найдавніших історій у планетарній науці: вода на Землі — не дар комет чи астероїдів, а рідна складова з самого моменту її народження.
Щопʼятниці отримуйте найцікавіші статті за тиждень на ваш імейл.
