Планетологи пришли к выводу о внеземном происхождении Мирового океана ?

По соотношению некоторых химических элементов ученые попытались вычислить, сколько воды и вообще летучих веществ могла накопить наша планета во время своего формирования. Выяснилось, что первозданная Земля должна была быть «сухой». Самое интересное, что кометы, согласно расчетам, не могли обогатить ее океанами. Вместо этого лучше всего современное состояние Земли объяснила другая смелая версия: о том, что большая часть нашей воды — с другой планеты.

Из десятков тысяч найденных на Земле метеоритов примерно 4% составляют углистые хондриты — породы, очень богатые углеродом и даже органическими соединениями, а еще водой: ее молекулы «встроены» в кристаллическую структуру минералов и составляют примерно 10-20% всего вещества в метеорите.

Их считают «капсулами времени» — образцами первозданного вещества Солнечной системы, из которого формировались каменистые планеты. Но есть принципиально важный момент: по сложившимся представлениям ученых, углистые хондриты прилетают к нам из Главного пояса астероидов между Марсом и Юпитером или его окрестностей. То есть это «исходный» материал именно той части системы. Меж тем планетологи уверены, что в зависимости от расстояния от Солнца изначальные условия в нашем космическом семействе сильно отличались. Это особенно касается распределения летучих веществ — таких, которые испаряются уже при сравнительно небольшом нагреве.

Недавно исследователи из Бернского университета (Швейцария) решили подробно изучить эти метеориты на предмет количества в них марганца и хрома — их тоже считают в меру летучими. Причем хром немного более тугоплавкий, и это дает примечательную подсказку: по их соотношению можно понять, насколько этот материал был способен удерживать в себе что-либо летучее, то есть насколько он был «сухим» изначально. Если марганца по сравнению с хромом мало — вещество «сухое», много — «влажное». Разобраться в этом нужно было, чтобы приблизиться к ответу на один из самых интересных вопросов мировой науки — о происхождении океанов Земли. Своими расчетами ученые поделились в статье для Science Advances.

В углистых хондритах соотношение марганца и хрома оказалось в среднем равно 0,84. Ученые сравнили его с таковым в земных породах, в которых его среднее значение составило 0,475. Очевидно, что вещество Земли гораздо «суше» этих метеоритов, но планетологи считают, что наша планета все равно слишком богата летучими веществами при своем расстоянии от Солнца. Напомним, оно составляет около 150 миллионов километров. Моделирование процесса формирования планет Солнечной системы показало, что в наших краях молекулы воды не могли как следует удерживаться на крупинках твердого вещества, поэтому Земля в процессе набора массы из протопланетного диска вряд ли могла накопить столько воды, сколько мы наблюдаем сегодня.

Что касается комет, то большинство из них «родом» из-за орбиты Нептуна, а там гораздо легче идут химические реакции с участием дейтерия. Именно поэтому, по одной из основных версий, кометная вода настолько богата этим тяжелым водородом. В земной воде дейтерия мизерное количество. Это считают веской причиной сомневаться в том, что Мировой океан — последствие кометной бомбардировки.

Тем не менее исследователи Солнечной системы подозревают, что выход из столь трудного положения возможен: они давно обдумывают с этой точки зрения самую распространенную гипотезу происхождения Луны — «гипотезу Тейи». Ее также называют импактной, или гипотезой гигантского столкновения. По этой версии, в самом начале своей истории, примерно 4,5 миллиарда лет назад, Земля столкнулась с планетой примерно размером с Марс, а из обломков сформировалась Луна.

Ученые решили оттолкнуться от этой гипотезы и попытаться выяснить, что представляла собой предполагаемая Тейя по химическому составу. Они рассмотрели три сценария. В первом гипотетическая планета идентична современной земной мантии, а во втором и третьем состоит из вещества углистых хондритов, только во втором составляет лишь десятую часть нынешней Земли, а в третьем — до 40 процентов ее массы.

Выяснилось, что к нынешнему соотношению марганца и хрома в земном веществе вернее всего приводит второй вариант — столкновение с очень «влажной» планетой, которая примерно в 10 раз «легче» Земли. В смысле массы это как раз то, что и предполагается по гипотезе гигантского столкновения. По расчетам вышло, что более массивная Тейя нанесла бы слишком сильный удар: в космос унесло бы столько летучего материала, что Земля уже не стала бы такой, как сейчас.