Звідки на Землі взялася вода? Американські вчені вирішили одну з головних загадок Сонячної системи

Теорія про астероїди спливала в цьому контексті не раз. Але зараз вона отримала серйозне підтвердження.

За історію Сонячної системи в ній сталося безліч колосальних зіткнень. Як, наприклад, те, в результаті якого утворився наш Місяць. Однак кількість дрібних зіткнень — за участю астеродів — і зовсім жахлива і не піддається жодним підрахункам.

Деякі з цих, начебто, незначних подій, насправді могли мати найважливіші наслідки.

Наприклад, згідно зі старою теорією саме астероїди принесли воду на Землю, що й забезпечило появу тут життя. І в кінцевому підсумку, до появи нашої цивілізації.

Нове дослідження підтверджує цю теорію і дає детальне розуміння того, як саме вода потрапила на Землю.

Корисні астероїди

У Сонячній системі існує головний пояс астероїдів — він розташований між Марсом і Юпітером.

Коли тут відбуваються зіткнення великих астероїдів, вони розпадаються на дрібні фрагменти.

Подібні події можуть породити кілька десятків більш дрібних космічних каменів; природно, що у багатьох утворених шматочків, які походять з одного й того самого об'єкта, є спільні риси, наприклад, вони рухаються за схожими орбітами.

Астрономи називають такі групи астероїдів «сім'ями».

У поясі астероїдів відомо понад 120 таких родин.

Науковець-планетолог Ноемі Пінілья-Алонсо з Університету Центральної Флориди очолює проєкт під назвою Primitive Asteroid Spectroscopic Survey (PRIMASS), метою якого є вивчення хімічного складу цих сімейств астероїдів.

Деякі з них, наприклад сімейство Вести, назване на честь другого за величиною об'єкта в поясі, а саме 4 Вести, демонструють ознаки хімічної зміни.

Веста, будучи дуже великою, піддалася нагріванню, а також процесу, відомому як диференціація, внаслідок якого важчі елементи опустилися в її ядро й утворили різні шари, перш ніж її вдарив інший астероїд і частково зруйнував.

Однак вісім інших сімейств астероїдів зберегли свій первозданний хімічний склад.

Астрономи дуже зацікавлені в цих незайманих зразках, оскільки їхні примітивні склади можуть дати уявлення про умови в нашій Сонячній системі, коли формувалися астероїди-прабатьки цих сімейств.

Одна з таких сімей — Ерігона — є головними підозрюваними на роль «постачальника» води для Землі. Групу названо на честь її найбільшого члена, 72-кілометрового астероїда 163 Erigone.

Бріттані Гарвісон, аспірантка Пінілла-Алонсо, взяла на себе місію з вивчення інфрачервоних спостережень сімейства астероїдів Ерігона.

Результати її дослідження були опубліковані у виданні Icarus.

Як з’явилася вода на Землі

Існують теорії про те, що Земля могла отримати частину води від примітивних астероїдів у ранній Сонячній системі, — пише Харвісон у вступній частині свого дослідження.

«Велика частина цих теорій пов’язана з розумінням того, як ці примітивні астероїди потрапили на шлях Землі. Тому вивчення примітивних астероїдів у Сонячній системі сьогодні може допомогти скласти уявлення про те, що відбувалося мільйони років тому», — підкреслює вона.

За її словами, сімейство Ерігона досить молоде. За космічними мірками, звісно. Адже зіткнення, внаслідок якого воно утворилося, відбулося, за розрахунками, лише 130 млн років тому.

Це дуже багато за мірками нашої цивілізації, яка налічує лише кілька тисяч років, але зовсім небагато за космічними мірками. Вік Сонячної системи, наприклад, обчислюється 4,5 млрд років.

У своїй роботі Гарвісон використовувала спостереження в ближній інфрачервоній області, зроблені 3,2-метровим інфрачервоним телескопом НАСА на Гаваях і 3,58-метровим телескопом Національного Галілея на Канарських островах в Іспанії.

Гарвісон проаналізувала склад 25 членів родини Ерігони.

Її робота показала, що 43% астероїдів сімейства Ерігона належать до вуглецевих астероїдів C-типу, тобто багаті на вуглець.

Це поширений тип астероїдів, який часто містить ознаки гідратованих, або водоносних, мінералів. Таким чином, астероїди С-типу дійсно є провідними кандидатами на доставку води на Землю.

Головне відкриття Гарвісона, однак, полягає в тому, що всі члени сімейства Ерігона мають схожий базовий склад, який не повторюється в жодному іншому сімействі примітивних астероїдів.

Ми тепер чітко розуміємо, що астероїди, які принесли воду на Землю, все ще перебувають там же, де і сотню з гаком мільйонів років тому.

Незабаром учені зможуть отримати більше інформації.

Космічна місія NASA під назвою Lucy, яка прямує до троянських астероїдів Юпітера, спочатку відвідає астероїд 52246 Donaldjohanson.

Цей астероїд, названий на честь американського палеоантрополога, належить до сімейства Ерігони, тож учені зможуть розглянути його з близької відстані, коли Lucy пролетить повз 20 квітня 2025 року.

Інші теорії про появу води на планеті

Незважаючи на те, що дане пояснення появи води на Землі виглядає найбільш обґрунтованим, досі існують й інші теорії.

Викиди внаслідок вулканічної діяльності

Ця теорія припускає, що вода була викинута з надр Землі внаслідок вулканічного газовиділення. Під час раннього формування планети вулканічні виверження викидали в атмосферу гази, зокрема водяну пару. У міру охолодження Землі ця пара конденсувалася, утворюючи рідку воду.

Комети

Комети, що складаються в основному з льоду, могли бомбардувати ранню Землю, доставляючи значну кількість води. На користь цієї теорії говорить ізотопна схожість між водою в деяких кометах і земними океанами.

Теорія сонячної туманності

Ця теорія припускає, що вода була присутня в матеріалах, які сформували Землю із сонячної туманності. Під час формування планети вода була включена в будівельні блоки Землі, а потім вивільнилася в результаті геологічних процесів.

Атмосфера ранньої Землі

Деякі вчені припускають, що вода могла утворитися безпосередньо в атмосфері ранньої Землі внаслідок хімічних реакцій між воднем і киснем. Цим реакціям могли сприяти такі джерела енергії, як блискавка або сонячна радіація.

Комбінація джерел

Можливо, вода на Землі з’явилася з комбінації перерахованих вище джерел. Кометні та астероїдні удари, а також вулканічні викиди і вода із сонячної туманності могли з часом поповнити запаси води на планеті.

Гіпотеза втечі водню

Ця менш відома теорія припускає, що водень і кисень із сонячного вітру могли з'єднатися на поверхні Землі й утворити воду. Взаємодія між сонячним вітром і магнітним полем Землі могла сприяти цьому процесу.