Откуда на Земле вода? Новая теория переворачивает привычные представления

Вода — основа жизни, покрывающая большую часть нашей планеты. Но откуда она взялась? Этот вопрос, словно космический детектив, интригует ученых уже не одно десятилетие. Привычные объяснения, связанные с вулканической активностью или бомбардировкой комет, казались неполными. И вот, кажется, забрезжил новый свет — появилась теория, предлагающая неожиданный и, на первый взгляд, поразительно простой ответ.

Не кометы и не вулканы?

Долгое время считалось, что ранняя Земля, раскаленная добела, никак не могла удержать воду. Логично предположить, что живительная влага прибыла извне. Сначала винили вулканы: мол, они выбрасывали огромное количество водяного пара, который затем конденсировался, образуя океаны. Но эта гипотеза не выдержала проверки: анализ состава земной воды показал, что она… другая.

Затем взор ученых обратился к космосу. Кометы — ледяные странницы, бороздящие просторы Солнечной системы, — казались идеальными кандидатами на роль «водовозов». Однако и здесь не все гладко. Да, кометы содержат лед, но соотношение изотопов водорода в кометном льду и земной воде не совсем совпадало.

На сцену вышли астероиды. Особенно так называемые «углеродистые» астероиды, хранящие следы древней воды. Именно их химический «автограф» оказался наиболее близок к земному. Оставалось понять, как эти небесные тела, мирно вращающиеся между Марсом и Юпитером, вдруг сорвались с места и отправились к Земле.

Предлагались сложные сценарии «гравитационного бильярда» — многоходовые комбинации взаимодействий планет, которые могли бы вытолкнуть астероиды с их орбит. Звучит захватывающе, но… слишком уж сложно. Неужели не было более изящного решения?

Космический «душ» для юных планет

И вот оно, решение, предложенное международной группой исследователей. Представьте себе новорожденную Солнечную систему. Вокруг юного светила вращается огромный диск из газа и пыли — протопланетный диск. В этом «строительном материале» формируются планеты и… астероиды. Причем астероиды рождаются ледяными!

Но этот «родильный дом» не вечен. Через несколько миллионов лет диск рассеивается, и астероиды оказываются под прямыми лучами Солнца. Лед начинает сублимироваться — переходить из твердого состояния сразу в газообразное, минуя жидкую фазу. Вокруг Солнца образуется еще один диск — на этот раз из водяного пара.

И вот тут начинается самое интересное. Этот паровой диск, подчиняясь законам физики, начинает «расползаться», двигаясь к центру Солнечной системы. И на своем пути он встречает… планеты земной группы! Марс, Венеру, Меркурий и, конечно, нашу Землю. Они оказываются словно под космическим «душем», впитывая драгоценную влагу.

Этот процесс, по расчетам ученых, происходил примерно через 20-30 миллионов лет после рождения Солнца, когда его светимость резко возрастала. Земля, благодаря своему гравитационному полю, смогла удержать значительную часть этой воды. А дальше вступил в действие знакомый всем круговорот воды: испарение, конденсация, осадки…

Что подтверждает теорию?

Новая гипотеза не только изящно объясняет происхождение воды на Земле, но и согласуется с известными фактами. Она объясняет количество воды в океанах, реках, озерах и даже в мантии Земли. Она объясняет изотопный состав воды. Она даже позволяет оценить запасы воды на других планетах и Луне в прошлом.

Но откуда же взялась сама идея? Толчком послужили наблюдения, сделанные с помощью радиотелескопа ALMA, расположенного в чилийской пустыне Атакама. ALMA «увидел», как планетезимали (зародыши планет) во внесолнечных системах сублимируют монооксид углерода (CO). Логично предположить, что в более близких к звезде областях, таких как пояс астероидов, вместо CO будет сублимироваться вода.

Дополнительные «улики» предоставили миссии Hayabusa 2 и OSIRIS-REx, исследовавшие астероиды. Они обнаружили на них гидратированные минералы — те, что образуются только при контакте с водой. Значит, астероиды изначально были ледяными!

Взгляд в будущее

Конечно, новая теория — это еще не окончательный ответ. Ее предстоит проверить и уточнить. Увидеть своими глазами тот самый древний диск водяного пара, «оросивший» Землю, уже невозможно — он давно рассеялся. Но можно поискать похожие диски в других, более молодых звездных системах. И команда ученых уже получила время для наблюдений на ALMA.

Возможно, мы стоим на пороге новой эры в понимании того, как появилась вода на нашей планете. И эта история, как видите, куда удивительнее, чем можно было представить.