Откуда на Земле взялась вода? Американские ученые решили одну из главных загадок Солнечной системы

Теория об астероидах всплывала в этом контексте не раз. Но сейчас она получила серьезное подтверждение.

За историю Солнечной системы в ней случилось множество колоссальных столкновений. Как, например, то, в результате которого образовалась наша Луна. Однако количество мелких столкновений — с участием астеродов — и вовсе чудовищно и не поддается никаким подсчетам.

Некоторые из этих, вроде бы, незначительных событий, на самом деле могли иметь важнейшие последствия.

Например, согласно старой теории именно астероиды принесли воду на Землю, что и обеспечило появление здесь жизни. И в конечном итоге, к появлению нашей цивилизации.

Новое исследование подтверждает эту теорию и дает детальное понимание того, как именно вода попала на Землю.

Полезные астероиды

В Солнечной системе существует главный пояс астероидов — он расположен между Марсом и Юпитером.

Когда здесь происходят столкновения крупных астероидов, они распадаются на мелкие фрагменты.

Подобные события могут породить несколько десятков более мелких космических камней; естественно, что у многих образовавшихся кусочков, происходящих из одного и того же объекта, есть общие черты, например, они движутся по схожим орбитам.

Астрономы называют такие группы астероидов «семьями».

В поясе астероидов известно более 120 таких семейств.

Ученый-планетолог Ноэми Пинилья-Алонсо из Университета Центральной Флориды возглавляет проект под названием Primitive Asteroid Spectroscopic Survey (PRIMASS), целью которого является изучение химического состава этих семейств астероидов.

Некоторые из них, например семейство Весты, названное в честь второго по величине объекта в поясе, а именно 4 Весты, демонстрируют признаки химического изменения.

Веста, будучи очень большой, подверглась нагреванию, а также процессу, известному как дифференциация, в результате которого более тяжелые элементы опустились в ее ядро и образовали различные слои прежде чем ее ударил другой астероид и частично разрушил.

Однако восемь других семейств астероидов сохранили свой первозданный химический состав.

Астрономы очень заинтересованы в этих нетронутых образцах, поскольку их примитивные составы могут дать представление об условиях в нашей Солнечной системе, когда формировались астероиды-прародители этих семейств.

Одна из таких семей — Эригона — являются главными подозреваемыми на роль «поставщика» воды для Земли. Группа названа в честь ее крупнейшего члена, 72-километрового астероида 163 Erigone.

Бриттани Харвисон, аспирантке Пинилла-Алонсо, взяла на себя миссию по изучению инфракрасных наблюдений семейства астероидов Эригона.

Результаты ее исследования были опубликованы в издании Icarus.

Как появилась вода на Земле

Существуют теории о том, что Земля могла получить часть воды от примитивных астероидов в ранней Солнечной системе, — пишет Харвисон во вступительной части своего исследования.

«Большая часть этих теорий связана с пониманием того, как эти примитивные астероиды попали на путь Земли. Поэтому изучение примитивных астероидов в Солнечной системе сегодня может помочь составить представление о том, что происходило миллионы лет назад», — подчеркивает она.

По ее словам, семейство Эригона довольно молодое. По космическим меркам, конечно. Ведь столкновение, в результате которого оно образовалось, произошло, по расчетам, всего 130 млн лет назад.

Это очень много по меркам нашей цивилизации, которая насчитывает всего пару тысяч лет, но совсем немного по космическим меркам. Возраст Солнечной системы, к примеру, исчисляется 4,5 млрд лет.

В своей работе Харвисон использовала наблюдения в ближней инфракрасной области, сделанные 3,2-метровым инфракрасным телескопом НАСА на Гавайях и 3,58-метровым телескопом Национального Галилея на Канарских островах в Испании.

Харвисон проанализировала состав 25 членов семейства Эригоны.

Ее работа показала, что 43% астероидов семейства Эригона относятся к углеродистым астероидам C-типа, то есть богаты углеродом.

Это распространенный тип астероидов, который часто содержит признаки гидратированных, или водоносных, минералов. Таким образом, астероиды С-типа действительно являются ведущими кандидатами на доставку воды на Землю.

Главное открытие Харвисона, однако, заключается в том, что все члены семейства Эригона имеют схожий базовый состав, который не повторяется ни в одном другом семействе примитивных астероидов.

Мы теперь четко понимаем, что астероиды, которые принесли воду на Землю, все еще находятся там же, где и сотню с лишним миллионов лет назад.

В скором времени ученые смогут получить больше информации.

Космическая миссия NASA под названием Lucy, которая направляется к троянским астероидам Юпитера, сначала посетит астероид 52246 Donaldjohanson.

Этот астероид, названный в честь американского палеоантрополога, относится к семейству Эригоны, так что ученые смогут рассмотреть его с близкого расстояния, когда Lucy пролетит мимо 20 апреля 2025 года.

Другие теории о появлении воды на планете

Несмотря на то, что данное объяснение появления воды на Земле выглядит наиболее обоснованным, до сих пор существуют и другие теории.

Выбросы в результате вулканической деятельности

Эта теория предполагает, что вода была выброшена из недр Земли в результате вулканического газовыделения. Во время раннего формирования планеты вулканические извержения выбрасывали в атмосферу газы, в том числе водяной пар. По мере остывания Земли этот пар конденсировался, образуя жидкую воду.

Кометы

Кометы, состоящие в основном из льда, могли бомбардировать раннюю Землю, доставляя значительное количество воды. В пользу этой теории говорит изотопное сходство между водой в некоторых кометах и земными океанами.

Теория солнечной туманности

Эта теория предполагает, что вода присутствовала в материалах, сформировавших Землю из солнечной туманности. Во время формирования планеты вода была включена в строительные блоки Земли, а затем высвободилась в результате геологических процессов.

Атмосфера ранней Земли

Некоторые ученые предполагают, что вода могла образоваться непосредственно в атмосфере ранней Земли в результате химических реакций между водородом и кислородом. Этим реакциям могли способствовать такие источники энергии, как молния или солнечная радиация.

Комбинация источников

Возможно, вода на Земле появилась из комбинации вышеперечисленных источников. Кометные и астероидные удары, а также вулканические выбросы и вода из солнечной туманности могли со временем пополнить запасы воды на планете.

Гипотеза бегства водорода

Эта менее известная теория предполагает, что водород и кислород из солнечного ветра могли соединиться на поверхности Земли и образовать воду. Взаимодействие между солнечным ветром и магнитным полем Земли могло способствовать этому процессу.