Тайна Мирового океана: как влажная планета подарила Земле жизнь

Задумывались ли вы когда-нибудь, откуда на нашей планете столько воды? Ведь по законам физики и химии, в тех условиях, в которых формировалась Земля, она должна была быть практически сухой. Недавние исследования ученых из Бернского университета дают неожиданный ответ: большая часть Мирового океана, возможно, пришла к нам с другой планеты.

Почему Земля была "сухой" изначально?

Анализ химического состава метеоритов, найденных на Земле, показывает, что только около 4% из них — это углистые хондриты. Эти породы богаты углеродом, органическими соединениями и водой, которая содержится в их минералах в виде молекул.

Углистые хондриты считаются "капсулами времени" — остатками первозданного вещества Солнечной системы. Однако они прилетают к нам из Главного пояса астероидов между Марсом и Юпитером, то есть из области, где условия сильно отличаются от тех, что были в районе орбиты Земли. Особенно это касается содержания летучих веществ — тех, которые испаряются при небольшом нагреве.

Химический ключ к тайне воды

Исследователи изучили соотношение марганца и хрома в этих метеоритах. Хром более тугоплавкий, поэтому их соотношение помогает понять, насколько материал был "влажным" или "сухим" изначально. Если марганца много по сравнению с хромом — вещество влажное, если мало — сухое.

В углистых хондритах среднее соотношение марганца к хрому оказалось около 0,84, тогда как в земных породах — 0,475. Это говорит о том, что Земля намного суше, чем эти метеориты. Более того, моделирование формирования планет показывает, что в районе Земли молекулы воды плохо удерживались на твердых частицах, и потому накопить столько воды, сколько есть сейчас, планета не могла.

Кометы не спасут ситуацию

Рассматривалась версия, что воду на Землю принесла кометная бомбардировка. Однако большинство комет происходит из дальних областей Солнечной системы — за орбитой Нептуна. Там химические реакции с дейтерием (тяжёлым изотопом водорода) идут легче, и вода в кометах содержит гораздо больше дейтерия, чем земная вода. Это серьёзный аргумент против кометной версии происхождения Мирового океана.

Самой популярной теорией происхождения Луны и объяснения состава Земли является так называемая гипотеза Тейи — гигантского столкновения. Около 4,5 миллиардов лет назад Земля столкнулась с планетой размером примерно с Марс, и из обломков той планеты образовалась Луна.

Ученые из Бернского университета решили проверить, каким мог быть химический состав этой планеты — Тейи. Они рассмотрели три варианта:

• Тейя идентична современной земной мантии;
• Тейя состоит из вещества углистых хондритов и весит около 10% массы Земли;
• Тейя также из углистых хондритов, но весит до 40% массы Земли.

Результаты показали, что наиболее вероятен второй вариант — столкновение с относительно "влажной" планетой, массой примерно в десять раз меньше Земли. Более массивная Тейя нанесла бы слишком сильный удар, унеся в космос слишком много летучих веществ, и Земля уже не была бы такой, какой мы её знаем.

Таким образом, современное состояние Земли с её обилием воды лучше всего объясняется тем, что большая часть нашей воды пришла с другой планеты — гипотетической Тейи. Это открывает новые горизонты в понимании формирования планет и происхождения жизни на Земле.