Вода на Земле – не из космоса? Ученые нашли доказательства, которые меняют старую теорию

16 апр 2025, 22:22

Вода. Она повсюду вокруг нас. Океаны, реки, облака, даже мы сами состоим из неё в значительной степени. Кажется такой привычной, правда? Но вот вопрос, который до сих пор будоражит умы учёных: откуда она вообще взялась на нашей планете? На протяжении десятилетий доминировала одна довольно стройная теория: молодую, раскалённую Землю щедро «поливали» водой астероиды и кометы, прилетевшие из холодных глубин космоса. Звучит логично, не так ли? Но что, если всё было немного иначе?

Недавнее исследование команды из Оксфордского университета подлило масла в огонь этих дебатов, представив доказательства, которые могут заставить нас пересмотреть устоявшиеся взгляды. И ключ к разгадке, как это часто бывает в науке, пришёл из космоса — но немного с другой стороны.

Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Свидетель из прошлого Солнечной системы

Речь идёт об энстатитовых хондритах. Звучит мудрёно, но по сути, это очень редкий тип метеоритов. Почему он так важен? А потому, что его химический состав поразительно похож на состав той первичной материи, из которой, как считается, сформировалась наша Земля примерно 4,5 миллиарда лет назад. Представьте себе эдакую «капсулу времени», сохранившую информацию о строительных материалах нашей планеты.

Именно такой «космический гость», метеорит LAR 12252, найденный в ледяных просторах Антарктиды, и стал объектом пристального изучения оксфордских исследователей. Их интересовал один конкретный элемент — водород. Ведь без водорода (того самого «H» в H₂O) никакой воды бы и не было. Общепринятая теория гласила: ранние «стройматериалы» Земли были сухими, а водород (и кислород) для воды прибыли позже, с космическими «доставщиками».

a. Оптическое микроскопическое изображение области обломочной матрицы в LAR 12252, изученной с помощью S-XANES. Заметные фазы включают энстатит (примеры выделены красным), сульфиды (пример выделен желтым), небольшой фрагмент хондрула (выделен оранжевым) и тонкий матрикс (примеры выделены розовым). b Соответствующая карта, рассчитанная по S-XANES-спектрам области, показанной на рисунке a, показывает амплитуду пика Hsingle BondS в каждой точке, нормированную на среднюю амплитуду точечных спектров, измеренных из мезостаза хондрула (рис. S8). Черные пиксели соответствуют точкам, в которых спектры S-XANES не содержали разрешимого пика Hsingle BondS. Белые пиксели соответствуют точкам, где спектры S-XANES не могли быть подогнаны из-за их качества или шума в спектрах. Цитирование: Thomas J. Barrett et al., Icarus, https://doi.org/10.1016/j.icarus.2025.116588
Автор: T.J. Barrett et al. Источник: www.sciencedirect.com

А что, если водород был «в комплекте»?

Предыдущие исследования, проведённые французскими коллегами, уже находили следы водорода в подобных метеоритах, в основном в органических включениях и некристаллических частях хондр (маленьких, оплавленных шариков внутри метеорита). Но оставался вопрос: этот водород — «родной» для метеорита, или он попал туда уже на Земле, так сказать, в результате загрязнения?

Оксфордская команда заподозрила, что значительная часть искомого водорода может быть связана с другим элементом, которого в этих метеоритах предостаточно — с серой. Чтобы проверить свою гипотезу, они вооружились мощнейшим инструментом — синхротроном Diamond Light Source. Это, грубо говоря, гигантский рентгеновский аппарат, позволяющий заглянуть в самую суть вещества.

Сюрприз под «микроскопом»

Учёные направили рентгеновские лучи на образец метеорита, изначально фокусируясь на тех самых некристаллических участках хондр, где водород уже находили раньше. Но тут произошла научная удача — то, что называют serendipity, случайное открытие. Анализируя область рядом с хондрой, состоящую из очень мелкозернистого вещества — так называемой матрицы — команда обнаружила нечто неожиданное.

Эта матрица оказалась буквально нашпигована сероводородом (H₂S)! Да-да, тем самым газом с запахом тухлых яиц. Но главное не запах, а то, что в молекуле H₂S есть два атома водорода. И этого водорода в матрице оказалось аж в пять раз больше, чем в тех участках, где его искали изначально!

a. Распределение положения пика FeS во всех точках по всей картируемой области для спектров с (красным) и без (черным) разрешимыми пиками Hsingle BondS. Спектры с энергией пика сульфида железа, указывающей на то, что пирротин является доминирующим сульфидом, с большей вероятностью несут пик Hsingle BondS, в то время как спектры с энергией пика сульфида железа, соответствующей троилиту, с меньшей вероятностью демонстрируют пик Hsingle BondS. b Амплитуда пика Hsingle BondS, нормированная на амплитуду соответствующего пика FeS из каждого спектра, построенная против положения пика FeS, из точек, включенных в окончательный анализ. Серые полосы указывают на положение пиков конечных членов — троилита и пирротина. Переход между этими полосами представляет собой изменение x в химической формуле пирротина, Fe1-xS, 0 < x < 0,125. Черные алмазы на горизонтальной оси представляют спектры без разрешимого пика Hsingle BondS. Темно-красные квадраты представляют собой средние значения отдельных точек в полосах шириной 0,1 эВ. Относительная амплитуда пика Hsingle bondS увеличивается с ростом обилия пирротина, что указывает на связь пирротина с водородом в ECs. Небольшое увеличение при более высоких энергиях отражает малое количество точек в этой энергетической области, содержащих пик Hsingle BondS, и трудности идентификации пика Hsingle BondS, когда его амплитуда мала. Цитирование: Thomas J. Barrett et al., Icarus, https://doi.org/10.1016/j.icarus.2025.116588
Автор: T.J. Barrett et al. Источник: www.sciencedirect.com

Исключаем земное вмешательство

Сразу возникает вопрос: а может, этот сероводород — просто результат земного загрязнения? Метеорит ведь пролежал в Антарктиде какое-то время. Но исследователи предусмотрели и это. Они внимательно изучили другие участки образца, где были видны трещины и явные следы «земной жизни», например, ржавчина. Так вот, в этих зонах водорода практически не оказалось.

Это очень веский аргумент в пользу того, что обнаруженный сероводород — неотъемлемая часть самого метеорита, его изначальный компонент, а не случайный «налёт».

Переписываем историю воды?

Какие выводы можно сделать из этого открытия? Если энстатитовые хондриты действительно похожи на то, из чего строилась наша планета, значит, эти «кирпичики» изначально были куда богаче водородом, чем мы думали. Водород был там с самого начала, связанный с серой в виде сероводорода.

Получается, Земля могла накопить достаточные запасы водорода ещё на самых ранних этапах своего формирования, задолго до предполагаемой «астероидной бомбардировки». И тогда вода на нашей планете — это не подарок извне, а вполне закономерный результат химических процессов, происходивших с тем веществом, из которого она сама и родилась.

Как сказал руководитель исследования Том Барретт, обнаружение сероводорода именно там, где его не ждали, стало настоящим прорывом. Это даёт весомые основания полагать, что вода — это «коренной житель» Земли. Его коллега, доцент Джеймс Брайсон, добавляет, что это меняет наше представление о формировании планет: возможно, наличие воды — это не такая уж и редкость во Вселенной, а вполне естественное следствие самого процесса планетообразования из богатого водородом материала.

Конечно, это не ставит окончательную точку в споре о происхождении земной воды. Наука — это постоянный поиск и уточнение. Но согласитесь, мысль о том, что наша планета сама «родила» свою воду из первичного вещества, звучит весьма интригующе, не правда ли? Похоже, история голубой планеты может оказаться ещё интереснее, чем мы предполагали.

Опубликовано: Мировое обозрение Источник