Мы не знаем, как возникла жизнь на Земле, но одно можно сказать наверняка: жизнь, какой мы ее знаем, на нашей планете не существовала бы без воды, которая омывает поверхность, течет реками и падает с неба.
Наша планета — единственная планета, на которой есть жизнь, и единственная, на которой жидкая вода встречается в изобилии (луны — это другая история). Остаются гигантские вопросы о том, откуда и как она появилась, но новые исследования показывают, что она была здесь, в Солнечной системе, еще до образования Земли.
По данным группы специалистов под руководством геохимика Жерома Алеона из Национального музея естественной истории Франции, изотопы воды в метеорите времен зарождения Солнечной системы совпадают с изотопами воды, найденными на Земле сегодня.
"Начальный изотопный состав воды в Солнечной системе имеет огромное значение для понимания происхождения воды на планетарных телах, но остается неизвестным, несмотря на многочисленные исследования", — пишут исследователи в своей статье.
"Здесь мы используем изотопный состав водорода в кальций-алюминиевых включениях (CAIs) из примитивных метеоритов, самых древних пород Солнечной системы, чтобы установить изотопный состав водорода воды в начале формирования Солнечной системы".
Некоторые типы метеоритов могут выступать в качестве капсул времени с момента рождения Солнечной системы. Звезда рождается из облака газа и пыли, которое разрушается под действием собственной гравитации, что называется коллапсом протозвездной оболочки.
Тем временем материал в окружающем облаке сплющивается в диск, который питает растущую и вращающуюся звезду. После завершения роста звезды то, что осталось от облака, образует все остальное в системе этой звезды — планеты, астероиды, кометы и так далее.
Многие из них даже старше Земли; согласно радиометрической датировке, Земля образовалась 4,54 миллиарда лет назад. И, по счастливой случайности, некоторые из этих камней попадают прямо к нам на Землю.
Весь процесс аккреции обычно нагревает и сжимает эти первобытные материалы в формы, которые стирают следы их происхождения. Это делает анализ содержания воды в них сложной задачей.
Тем не менее, иногда на поверхность Земли попадают образцы горных пород с незначительными признаками перегрева, что дает исследователям прекрасную возможность.
Ефремовский метеорит, найденный в Казахстане в 1962 году, содержит элементы, датированные 4,57 миллиарда лет назад. Именно этот метеорит и его древние включения, богатые кальцием и алюминием, Алеон и его коллеги проанализировали, используя новую методику, разработанную специально для этой цели.
Чтобы измерить содержание воды в метеорите, они использовали визуализацию сфокусированным ионным пучком для идентификации и зондирования всех минералов в образце, сравнивая результаты с восемью земными эталонными материалами с широким диапазоном содержания воды. Затем они изучили соотношение изотопов водорода в метеорите.
Эти соотношения, как ни странно, могут быть использованы для определения признаков воды. Изотопы — это разновидности элемента с разным количеством нейтронов; дейтерий, известный также как тяжелый водород, имеет один протон и один нейтрон. Протий, или легкий водород, имеет один протон и ни одного нейтрона.
Поскольку водород является одним из компонентов воды, соотношение этих двух изотопов в горных породах может рассказать нам о том, какой воде подвергалась эта порода. Например, протий является преобладающим изотопом водорода здесь, на Земле. На Марсе преобладающим изотопом является дейтерий, что говорит нам о том, что что-то могло отнять более легкий протий.
Минералы и соотношения в метеорите Ефремовка показали, что в первые 200 000 лет истории нашей Солнечной системы, до образования планетезималей (это семена планет), существовали два больших газовых резервуара. Один из этих резервуаров содержал солнечный газ, из которого в конечном итоге сконденсировалась материя Солнечной системы.
Другой, как установила команда, был богат водой. Эта вода, вероятно, была получена из массивного притока межзвездного материала, который упал во внутреннюю часть Солнечной системы во время распада протозвездной оболочки.
И, что интересно, эта вода по своему изотопному составу очень похожа на земную воду. Это говорит о том, что вода присутствовала в ранней Солнечной системе с самого ее зарождения — еще до того, как Земля стала мерцанием в протопланетном диске.
"Повсеместный изотопный состав водорода, наблюдаемый в крупных, рано сформировавшихся теллурических планетезималях… был достигнут в первые несколько 100 000 лет существования Солнечной системы благодаря массивному притоку межзвездной материи, попавшей непосредственно во внутреннюю Солнечную систему, а не образовавшейся в более развитом протопланетном диске", — пишут исследователи.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Comments are closed.