Ученые предложили новую теорию, откуда на Земле появилась вода
Согласно общепринятым данным, при формировании нашей планеты температура была слишком высокой, чтобы сохранить лёд.
Значит, вся земная вода имеет внеземное происхождение. Исследования древнейших пород указывают на то, что жидкая вода существовала уже 4,5 миллиарда лет назад, практически одновременно с образованием Солнца. Долгое время астрономы связывали это с ударами комет или астероидов, однако во французском журнале Astronomy & Astrophysics появилась новая теория: вода могла прибыть на Землю за счёт испарения льда из первоначального пояса астероидов.
Подробности: Quentin Kral et al, An impact-free mechanism to deliver water to terrestrial planets and exoplanets, Astronomy & Astrophysics(2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202451263
История вопроса: кометы, астероиды и «икс-фактор»
Изначально предполагали, что запас воды могла дать сама Земля (через вулканические извержения и выделение пара из магмы). Но в 1990-х учёные, анализируя изотопный состав земной воды (особенно соотношение дейтерия и обычного водорода D/H), пришли к выводу, что её характеристики ближе к астероидам «углеродистого» типа, чем к кометам. Так сформировалась гипотеза, что большие порции воды доставлялись именно астероидами.
Оставался вопрос: каким образом обломки из пояса между Марсом и Юпитером могли попадать на горячую Землю в таких количествах, чтобы «создать» полноценные океаны? Существовали теории «гравитационного бильярда» — серия возмущений, которые выбивают ледяные объектам на траектории к внутренним планетам. Однако новая идея предлагает более элегантный вариант.
Суть новой гипотезы: «испарение льда» и образование парового диска
Изначально «ледяные» астероиды
В проэволюционировавшем протопланетном диске, где формировались зародыши планет и пояс астероидов, льда было в избытке. Как только диск рассеялся — а это случилось спустя несколько миллионов лет после образования Солнца — ледяные тела в поясе начали нагреваться, теряя лёд путём сублимации.Паровой диск вокруг Солнца
При практически нулевом давлении космоса вода из астероидов находилась в виде пара и формировала «вторичный» газовый диск, распространявшийся вовнутрь, ближе к Солнцу.Контакт с внутренними планетами
Земля, Марс, а также Венера и Меркурий оказывались словно «обмыты» этим паром. Процесс достигал максимума примерно через 20–30 миллионов лет после рождения Солнца, когда его светимость резко выросла.В итоге планеты захватывали заметную долю пара гравитационно, создавая запасы воды, которой было достаточно для формирования океанов и подземных резервуаров. Причём переработка этого пара в жидкую фазу и «консервирование» воды на Земле шли через развивающийся водный цикл — пар конденсировался в облаках и возвращался дождями.
Подтверждающие факторы и перспективы
- Измерения D/H (соотношение дейтерия)
Модель автора точно воспроизводит изотопный состав земной воды. - Недавние миссии к астероидам (Hayabusa 2, OSIRIS-REx)
Обнаружили на крупных обломках и самих астероидах гидратированные минералы, указывающие на наличие воды в прошлом. - Интерес к наблюдениям ALMA
Астрономы могут искать водяной пар у молодых звёзд с массивными пояса астероидов, чтобы подтвердить в реальном времени существование похожего процесса.
Почему это важно?
Если гипотеза верна, мы получаем новый взгляд на историю земной воды. Формировавшаяся из «пара» система может объяснить не только, как на Земле (и на Марсе) появились значительные объёмы H2O, но и почему её количество так стабильно поддерживалось следующие 4,5 миллиарда лет. Авторы предполагают, что подобные механизмы могут действовать и в других звёздных системах, повышая шансы обнаружить экзопланеты с жидкой водой — важнейшим условием для зарождения жизни.