Земята се родила заедно с водата

Астероидът Веста подсказа на учените, че Земята е притежавала вода в момента на формирането си.

Водата на повърхността на Земята се е появила в първите 8–20 милиона години от съществуването на Слънчевата система – дълго преди масираната бомбардировка на повърхността ѝ от метеорити и комети, които се смятаха за главни доставчици на вода за земните океани.

В полза на това свидетелстват аналогични на земния изотопен състав породи в метеоритите, откъснали се в далечното минало от астероида Веста – мъртъв зародиш на планета, и паднали на Земята сравнително скоро.

„Главно следствие на това откритие е, че сега можем да говорим, че животът на нашата планета може да е започнал своето развитие в най-ранните периоди от нейното съществуване.

Толкова бързо проникване на вода във вътрешната част на Слънчевата система говори за това, че и други каменисти планети може да са притежавали океани, в които да се е развил живот, преди да се превърнат в съвременните безжизнени пустини“, обяснява Сън Нилсен от Океанографския институт в Уудс Хол (САЩ).

Въпросът как и кога са се появили земните океани, откъде се е взела водата и какво се е случвало с нея в „детските години“ на Земята, остава един от най-спорните моменти в съвременната планетология.

Проблемът е в това, че Земята се е формирала в „топлата“ част на Слънчевата система, където водните молекули не са могли да се формират и съществуват поради това, че там е било прекалено топло и светло – ултравиолетовото лъчение на младото Слънце е разлагало водните молекули на части и не им е позволявало да се съединят.

Поради тази причина през последните две десетилетия учените се опитват да открият механизъм, който да обяснява присъствието на огромното количество вода на Земята днес и на Марс в миналото.

За ролята на доставчик на водата днес с различна степен на убедителност претендират най-различни небесни тела – комети от астероидния пояс, където през 2013 година било открито цяло гробище на древни „космати чудовища“, примитивни астероиди хондрити от далечните краища на Слънчевата система и дори прародителят на Луната – протопланетата Тея.

Нито една от тези теории не е потвърдена, тъй като за това се изискват образци от първични породи и лед от Слънчевата система. Напълно е възможно да получим еднозначен отговор на този въпрос съвсем скоро – в средата на ноември на повърхността на кометата Чурюмов-Герасименко ще кацне спускаемият модул „Филае“, който за първи път може да опита на вкус древните ледове и да оцени изотопния и химичния им състав.

Днес повечето планетолози смятат, че „астероидната“ теория има най-големи шансове да победи в този спор. Химичният състав на хондритите, паднали на Земята, и данните от орбиталната сонда Dawn и други космически апарати сочат практически пълно родство на земната вода и запасите лед на астероидите.

Главният проблем на тази теория е това, че водата трябва да се е появила на Земята не по-рано от началото на късната тежка бомбардировка. Около 250-300 хиляди години след образуването на Слънчевата система Земята и Луната, съдейки по възрастта на кратерите на последната, са подлагани на масирана астероидна бомбардировка поради това, че планетите гиганти са започнали да мигрират към Слънцето.

Голяма част от водата на Земята, както показват компютърни модели от този обстрел, трябва да е попаднала на нейната повърхност по това време.

За последните няколко години геолози и палеонтолози са открили множество свидетелства за формирането на породи на Земята и Луната в присъствието на вода много преди началото на късната тежка бомбардировка, поради което у учените се зародили съмнения в това, че хондритите наистина са били главните доставчици на вода на Земята.

Нилсен и колегите му решили да проверят тези теории, използвайки образци от астероида Веста, който се е явявал, както изяснила изучаващата го сонда Dawn през 2012 година, мъртъв зародиш на планета, която така и не успяла да се превърне в подобие на Земята или Венера.

Тя се е формирала приблизително по същото време и на същото място, както и Земята, и практически веднага е прекратила своята геоложка еволюция, което позволява да се използва в качеството на „еталон“ на това, което са представлявали породите (и водата) в ранната Слънчева система.

Веста не пътешества сама из Космоса, а в съпровод от цяла свита малки фрагменти, откъснали се от нейната повърхност в резултат на сблъсъци с други астероиди. Няколко такива късчета породи, които астрономите наричат HED-метеорити, са паднали на повърхността на Земята, което дало на геолозите и планетолозите уникалния шанс да изучат химичния и изотопния състав на Веста.

След като получил няколко образеца от такива метеорити от хранилищата на НАСА, екипът на Нилсен определил концентрацията на изотопите на въглерода, кислорода и азота, както и съотношението на лекия водород протий и тежкия му събрат деутерий.

Като ги сравнили с аналогичните показатели за земните породи, формирали се в присъствието на вода, и недрата на астероиди хондрити, планетолозите се опитали да разберат има ли различия в тяхното изотопно съдържание.

Отговорът на този въпрос е важен за разкриването на тайните на произхода на водата на Земята – ако дяловете на изотопите в породите на Веста и на нашата планета съвпадат, това означава, че тяхната вода произхожда от един и същи източник.

Отчитайки, че Веста се е формирала почти веднага след раждането на Слънчевата система, този източник може да е само протопланетният диск. В противен случай, ако те са различни, океаните на Земята дължат своя произход на комети и астероиди от далечните подстъпи на Слънчевата система, бомбардирали нашата планета значително по-късно.

Както показали опитите на Нилсен и колегите му, делът на деутерия и другите елементи в породите на Земята, хондритите и HED-метеоритите са били идентични и значително са се отличавали от аналогичните параметри за кометите и други тела от студената част на Слънчевата система.

Това означава, че водата на нашата планета се е появила практически в първите моменти след нейното раждане, в същото време, когато се е образувала Веста – 8-20 милиона години след формирането на Слънцето.

И все пак учените не изключват, че част от водата може да е попаднала на Земята и по време на късната тежка бомбардировка. Във всеки случай това откритие значително разширява времевия прозорец, в рамките на който може да се е родил животът на Земята и другите планети във вътрешната част на Слънчевата система.

Това ни дава допълнителни шансове за откриване на следи от живот, който може да е съществувал на Марс преди изпаряването на неговата атмосфера и океаните му или на Венера преди превръщането ѝ в обгорена киселинна пустиня, заключават учените.

За водната самодостатъчност на нашата планета в най-първите мигове от нейния живот учените разказват в статия, публикувана в сп. Science.