Коротко:
- Популярная версия гласит, что воду на Землю принесли кометы и астероиды.
- Геохимики из Университета Нью-Мексико показали в лаборатории механизм, при котором планета могла сама «сварить» воду из водорода и камня.
- Вердикт: скорее неполная правда — доставка из космоса возможна, но вряд ли была единственным источником.
Откуда на Земле вода — один из тех вопросов, на которые школьный учебник отвечает увереннее, чем сами ученые. Новая работа в Nature Geoscience добавляет в спор сильный аргумент: значительная часть воды могла появиться прямо во время роста планеты, без всякой «космической доставки».
Исследование провели аспирантка Сусмита Гарай, профессор Закари Шарп и Питер Олсон из Университета Нью-Мексико. Подробности — в пресс-релизе университета и в самой статье в Nature Geoscience.
Утверждение: воду принесли кометы
Логика простая. Молодая Земля была раскаленной, а лед и водяной пар держатся далеко от Солнца. Значит, воду должны были доставить ледяные тела с окраин Солнечной системы — кометы или богатые водой астероиды. Ведущая гипотеза сегодня так и звучит: водосодержащий материал прилетел из холодных областей.
Но у нее есть неудобные места. Как этот материал добрался до Земли из такой дали — и объясняет ли одна лишь доставка химический состав планеты, — вопросы до сих пор открытые.
Что показал эксперимент
Команда опиралась на модель «галечной аккреции»: планеты растут из мелких каменных обломков, а растущая Земля могла удерживать плотную атмосферу, богатую водородом. Падая сквозь нее, камешки с оксидом железа вступают в реакцию: водород отнимает у оксида кислород, остается металлическое железо, а в атмосферу уходит водяной пар.
Чтобы проверить идею, силикатные породы с железом нагревали до 1200–1400 °C в потоке водорода от 15 минут до трех часов. Для контроля те же опыты повторяли в гелии.
- в водороде почти 80% оксида железа превратилось в металлическое железо с выделением воды;
- вода образовывалась уже за минуты;
- в гелии ничего подобного не происходило — значит, ключевую роль играет именно водород.
Экстраполяция на условия ранней Земли дала оценку, которая удивила самих авторов: таким путем могли появиться сотни объемов современного океана. Шарп формулирует еще смелее: по его словам, этот механизм дает воду «практически любой планете размером с Землю».
А что не так с кометами?
Сомнения появились задолго до этой работы. В 2014 году аппарат Rosetta измерил в воде кометы Чурюмова — Герасименко соотношение дейтерия и водорода: по данным ESA, оно более чем в три раза выше, чем в земных океанах. Если бы основную воду принесли такие кометы, «изотопная подпись» океанов была бы другой. Это не закрыло кометную гипотезу совсем — кометы бывают разными, — но сильно ее ослабило. Кстати, кометная пыль долетает до нас и сегодня: из нее рождаются метеорные потоки вроде ноябрьских Леонид.
Вердикт
Утверждение «воду на Землю принесли кометы» в такой форме — упрощение. Кометы и астероиды, вероятно, внесли свой вклад, но новая работа показывает правдоподобный «домашний» источник. При этом сколько воды дал каждый путь, пока неизвестно: эксперимент демонстрирует механизм, а «сотни океанов» — это расчетная экстраполяция, а не измерение. Сравнить вклад разных источников — следующая задача.
Почему это важно
Если вода рождается при самом росте планеты, она не уникальная удача Земли. Тогда у землеподобных экзопланет больше шансов иметь воду — а с ней и условия для жизни. Поиск обитаемых миров получает более оптимистичную стартовую точку.
Факт для разговора: сама идея, что планеты растут из «гальки», совсем молодая — по словам Шарпа, ей около десяти лет. Наша планета старше этой теории примерно в 450 миллионов раз.
Как проверить самому
Смотрите, на что опирается утверждение. Если пишут «ученые доказали, что воду принесли кометы», ищите ссылку на измерения изотопов — без них это лишь гипотеза. Если цитируют новую работу, проверьте, что речь о лабораторном эксперименте и расчете, а не о прямом наблюдении древней Земли. Любые «окончательные ответы» в этой теме пока стоит читать с осторожностью — как и громкие заявления о космических объектах, которые мы уже разбирали на примере астероида 1998 KY26.
Фото: молодая Земля под ударами астероидов, иллюстрация. NASA Goddard Space Flight Center, общественное достояние, commons.wikimedia.org.
