Вода на Земле откуда взялась

Вода на Земле откуда взялась?  30-50% воды на Земле имеет более 4,5 млрд лет, утверждают ученые из Мичиганского университета (США). В статье, которую опубликовал вестник «Science», ученые пришли к выводу: вода, ключевой ингредиент биологической жизни, может быть простым веществом для молодых планетарных систем, которые разбросаны по Вселенной. Доля «древней» (более старой, чем 4,54 млрд лет) воды на Земле — от 30% до 50%. Среди ученых до сих пор нет единства в объяснении происхождения земной воды.

Вода на Земле откуда взялась?

Наша планета образовалась 4540000000 лет назад из протопланетного диска в результате аккреции и сначала была слишком горячей, чтобы здесь существовала жидкая или кристаллическая влага. По мнению большинства экспертов, вода на Землю появилась вместе с кометами и астероидами, прибывающих из космоса. Однако откуда взялась влага на их космических телах?

Ответить на этот вопрос ученые попытались с помощью химического анализа. На Земле примерно одна молекула воды из 3000 состоит из атома дейтерия, который заменяет привычный водород. Дейтерий — изотоп водорода, ядро которого помимо протона содержит один нейтрон. Благодаря этому он вдвое тяжелее водорода (отсюда термин «тяжелая вода» — D2O.)

Дейтерий образовался в процессе Большого взрыва вместе с главной формой водорода. Всего на один миллион атомов обычного водорода насчитывается 26 атомов дейтерия. Однако на Земле и на других телах Солнечной системы этот изотоп — в 6 раз более распространенный. Концентрация дейтерия является большей в воде, когда формировались ее молекулы, реакция, в результате которой образовалась D2O, происходила несколько быстрее.

Однако вода с повышенным содержанием дейтерия может возникнуть только в специфических условиях. Во-первых, нужна очень низкая температура (несколько градусов выше абсолютного нуля). Во-вторых, требуется достаточное количество энергии для запуска реакции, в результате которой дейтерий соединяется с кислородом.

За несколько последних десятилетий ученые сформулировали две возможные (и конкурирующие) трактовки, откуда в Солнечной системе взялась «дополнительная» тяжелая вода и вода на Земле откуда взялась?

По первой гипотезе, ее источником является межзвездный лед, образовавшийся в пылегазовом молекулярном облаке, из которого и возникло наше светило и Солнечная система. Звездные колыбели разбросаны по всей Вселенной: мировые ученые полагают, именно в них сосредоточено немало тяжелой воды (как и обычной).

По альтернативной версии, взрыв энергии, сопровождающей образования звезды, раскладывает молекулы межзвездной влаги. Повторное образование H2O и D2O происходит уже в протопланетном диске, расположенном вокруг звезд и из которого формируются планеты и иные небесные тела.

В плотной среде протопланетного диска температурные условия для образования воды — достаточно низкие, однако достаточно ли туда проникает ионизирующей радиации, без которой реакция не может произойти?

Ильзе Кливс, астроном из Мичиганского университета и ведущий автор исследования, работала над этой проблемой в течение нескольких лет. «Согласно нашим начальным предположениям, расположенный вокруг Солнца протопланетный диск не имел достаточного количества энергии, а потому вода в нашей звездной системе не могла образоваться. Таким образом, она — другого происхождения», — рассказала исследовательница.

С помощью компьютерного моделирования Кливс с коллегами подтвердила: протопланетный диск был достаточно холодным, чтобы в нем могла образоваться тяжелая вода. Однако солнечные ветры и магнитное поле молодой звезды препятствовали проникновению высокоэнергетических космических лучей. А газовая среда была слишком плотной и блокировала рентгеновское излучение от Солнца.

Без перечисленных источников энергии кислород и дейтерий не могли сливаться в молекулу воды. Однако космические лучи могли легко проникать в газовое облако еще до ее превращения в протопланетный диск. Таким образом, это именно тот механизм, благодаря которому тяжелая вода могла возникнуть.

Большинство светил вместе со своими звездными системами образуются из молекулярных облаков вроде той, из которой возникло Солнце. Если межзвездная вода выдержала экстремальные условия, сопровождавшие рождение Солнца, она также могла и выживать при появлении других светил. Таким образом, в любых даже молодых планетарных системах, которые разбросаны по Вселенной, есть большие шансы встретить жизненную H2O.

Что касается самой Земли, то, по оценке Мичиганских астрономов, доля «древней» воды на ней составляет 30% — 50%. Вода на Земле откуда взялась? Очередная тайна природы.