Метеориты принесли воду на Землю в течение первых двух миллионов лет

Янв 18, 2018 Леонид Гляделов

Новости космоса:
Новое исследование редких базальтовых метеоритов, называемых анрититами, предполагает, что летучие вещества, которые являются элементами с относительно низкими температурами кипения, такими как вода, могли быть привнесены на нашу планету метеоритами в течение первых двух миллионов лет существования солнечной системы.

Поскольку такие элементы, как вода и углерод, являются важными ингредиентами для жизни на Земле, исследователи очень хотят знать, как и когдаони попали на нашу планету.

Подробнее:

«Мы сейчас изучаем как можно больше родительских тел метеоритов, чтобы выяснить, где они находились в ранней солнечной системе, и сколько воды у них было», - говорит Адам Сарафиан, аспирант кафедры Земли, атмосферы, и Планетарная наука в Массачусетском технологическом институте. «Мы пытаемся построить карту самой ранней солнечной системы. Где была вода, куда она направлялась, и откуда она взялась.»

История воды

Ангритские метеориты, образовавшиеся во внутренней солнечной системе очень рано, примерно 4,56 миллиарда лет назад. В этот момент Земля, вероятно, была размером всего лишь на 20 процентов от ее нынешнего, в то время как Марс, который сформировался более быстро, был, вероятно, близок к его нынешнему размеру. Ученые не уверены, как быстро сформировались Меркурий и Венера.

За это время внутренняя солнечная система была горячей и сухой. Протопланеты и астероиды имели расплавленные поверхности, а в магме даже элемент, такой как углерод, который имеет точку кипения 4800 градусов Цельсия (8672 градуса по Фаренгейту), считается неустойчивым. Поэтому было неясно, как на планете присутствовали деликатные элементы с низкой температурой кипения, такие как вода в частности, поскольку водород, необходимый для изготовления молекул воды, был бы откинут высокими температурами.

«Был ли вообще водород в этих породах и в ранней Внутренней Солнечной системе?»

Сарафиан и его коллеги измеряли общий минерал в базальтовых метеоритах, называемый оливином, на содержание летучих элементов - водород, углерод, фтор и хлор. Поскольку базальт образуется при охлаждении магматических пород, преобразование содержания летучих элементов в оливине легко переводится в состав базальтового расплава.

Команда обнаружила, что у родительского астероида сердитов, вероятно, было около 20 процентов текущего содержания воды. В то время как в современных условиях этот процент низкий, это количество воды в ранней солнечной системе указывает на то, что вода была довольно богата 4,56 миллиарда лет назад, даже когда внутренняя солнечная система все еще была горячей. (Исследователи еще не определили специфический астероид, который породил все сердиты, но поиск продолжается).

Происхождение воды на Земле

Различные источники воды в солнечной системе обычно сравниваются с земной водой, измеряя отношение изотопного дейтерия водорода к водороду (от D до H). В то время как это конкретное исследование не измеряло это соотношение, исследование Сарафиана, опубликованное ранее в 2017 году в журнале «Философские труды Королевского общества», показало, что вода сердитового материнского тела идеально соответствует водному составу Земли. Это говорит о том, что и вода, найденная в анритах и ранней земной воде, поступает из одного источника.

«Довольно простое предположение сказать, что вода Земли, по крайней мере, начала приближаться к Земле очень рано, прежде чем планета была полностью сформирована», - говорит Сарафиан. «Это означает, что, когда планета достаточно охладилась, чтобы жидкая вода могла быть устойчивой на поверхности, здесь уже была вода».

К тому времени, когда Земля была полностью сформирована 4,54 миллиарда лет назад, Марс уже имел возраст в 20 миллионов лет, поскольку была стабильная масса с водой и другими летучими на ее поверхности, такими как углерод, фтор и хлор, добавляет Сарафиан. Другие исследования показали обильные доказательства воды на поверхности Марса в древнем прошлом, благодаря особенностям, включая древние русла рек и минералы, образовавшиеся в воде, такие как гематит.

Команда Сарафиана также подсчитала, насколько велико материнское тело метеоритов, используя воду и углерод, найденные в сердитах. Вода и содержание углерода зависят от давления, поэтому, оценивая давление, исследователи могут затем определить размер. Ангритный астероид, вероятно, был столь же велик, как и астероид Веста, который составляет примерно 525 километров (326 миль) в диаметре. Земля примерно в 25 раз больше диаметра, чем Веста.