Вода появилась на Земле постепенно, с течением времени, а не в результате одного большого события
Земля, единственная известная планета, на которой есть жизнь, во многом обязана своим обитаемым свойствам воде. Понимание того, когда и как вода появилась на Земле, имеет решающее значение для понимания истории зарождения жизни.
Ученые долгое время спорили, присутствовала ли вода на Земле с момента ее образования или же она попала туда позже из внешних источников.
Недавнее исследование, проведенное под руководством ученого из Ратгерс-Нью-Брансуик, ставит под сомнение существующие теории и предполагает, что вода появилась гораздо позже, чем считалось ранее.
Полученные данные указывают на то, что Земля получила воду на последних этапах своего формирования. Это открытие может изменить научные представления об условиях, необходимых для возникновения жизни.
Изучив изотопы в земных породах и сравнив их с метеоритами, исследователи получили новые сведения о времени и процессе появления воды на нашей планете.
Время зарождения жизни
Ученые пытаются определить, когда на Земле впервые появились ключевые ингредиенты для жизни. Вода, энергия и смесь органических химических веществ, известных как CHNOPS - углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера - необходимы для зарождения жизни.
Определение времени появления этих компонентов может дать подсказку о сроках формирования жизни.
Кэтрин Бермингем - доцент кафедры наук о Земле и планетах в Ратгерсе и ведущий автор исследования.
«Когда вода была доставлена на планету - это главный вопрос, на который нет ответа в планетологии», - говорит Бермингем. «Если мы узнаем ответ, то сможем лучше определить, когда и как развивалась жизнь».
Ее исследования показывают, что вода не присутствовала на ранних этапах формирования Земли, как предполагают некоторые теории. Вместо этого планета приобрела ее гораздо позже в результате процесса, известного как поздняя аккреция, когда дополнительный материал из космоса продолжал формировать Землю.
Изучение строительных блоков планет
Бермингем специализируется на космогеохимии - области, которая изучает химический состав планетарных материалов, чтобы понять их происхождение.
Анализируя земные породы и внеземные материалы, такие как метеориты, она изучает, как формировались и эволюционировали каменистые планеты, включая Землю.
В этом исследовании команда Бермингема использовала масс-спектрометрию с термической ионизацией - точный метод измерения изотопного состава.
Они разработали новый аналитический подход для изучения изотопов молибдена - элемента, который встречается как в земной коре, так и в метеоритах.
Изотопы - это разновидности элемента с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов, что дает им немного разные атомные массы при сохранении одинаковых химических свойств.
Сравнение метеоритов и земных пород
Чтобы проследить раннюю химическую историю Земли, команда исследовала образцы метеоритов из Национального музея естественной истории при Смитсоновском институте. Ученые классифицируют метеориты на две основные группы в зависимости от места их происхождения в Солнечной системе.
Первая группа, известная как метеориты «CC», скорее всего, образовалась во внешней части Солнечной системы, где условия были более влажными. Вторая группа, метеориты «NC», возникла во внутренней части Солнечной системы, где условия были гораздо суше.
Данное исследование было посвящено метеоритам из группы NC, чтобы сравнить их химический состав с земными породами.
Исследователи проанализировали изотопы молибдена в породах из Гренландии, Южной Африки, Канады, США и Японии.
Эти породы относятся к периоду формирования Луны и, как считается, содержат элементы, попавшие на Землю в этот период.
Сравнивая изотопные сигнатуры метеоритов и земных пород, команда попыталась определить, доставило ли событие формирования Луны значительное количество воды на Землю.
Вода на Земле могла появиться с опозданием
«Собрав различные образцы и измерив их изотопный состав, мы сравнили подписи метеоритов с подписями горных пород, чтобы понять, есть ли сходство или различие», - говорит Бермингем. «На основании этого мы делали выводы».
Анализ показал, что состав молибдена в земных породах близко совпадает с составом NC-метеоритов, которые происходят из более сухой внутренней части Солнечной системы.
Этот вывод позволяет предположить, что строительные блоки Земли в основном происходили из той области Солнечной системы, где не хватало воды.
Это противоречит популярной теории о том, что значительное количество воды на Земле появилось во время формирования Луны.
Напротив, исследование показывает, что вода поступала в меньших количествах уже после формирования Луны, на более поздних этапах развития планеты.
