Метеорити донесли водата на Земята!?
Дали водата на Земята идва от метеорити?
Поне част от водата на нашата планета е пренесена тук от богати на водород космически скали, но все още не е ясно колко.
В последните часове на последния ден на февруари през 2021 г. парче космическа скала от почти 14 килограма се разкъсва в горната атмосфера на Земята с приблизителна скорост от 13,6 км. в секунда. Докато преминава през стратосферата, топлината и триенето при навлизането овъглили външността му до дълбоко черно. Парчета мека скала се отделили от пламъците и огромно огнено кълбо пламнало за кратко като факла в нощното небе.
…Почти като метеоритът, който уплаши видинчани, почти…
По времето, когато най-големият отломък се приземил внезапно на алеята в Уинчкоум, Англия, той тежал само 320 грама. Учените уловили скалистия прахообразен материал в рамките на 12 часа, което го направило сред най-пресните метеорити, изследвани някога.
Метеоритът Winchcombe принадлежи към рядък клас космически скали, известни като въглеродни хондрити. Тези летливи тела помагат на изследователите да подредят един от най-големите пъзели на Земята: откъде идва водата на нашата планета. Изследователите смятат, че може да е пристигнала с метеорити, но колко е пристигнала е дългогодишен спор. Някои твърдят, че метеоритите са причинили дъжда. Други казват, че техният принос може да е бил по-скоро капка в морето.
Преди Земята да бъде планета, тя е била облак прах, обикалящ около младото слънце. Чрез процес, наречен акреция, този прах се кондензирал, за да образува камъчета, които се сблъскват и слепват. Ударите създали все по-големи скали, които в крайна сметка се превърнали в цяла планета.
Ранната Земя не е била днешната „бледосиня точка“
Ранната Земя не е била днешната „бледосиня точка“. Температурите скочили до 1982 градуса по Целзий. Което е повече от достатъчно, за да заври всяка повърхностна вода в космоса. Някога учените вярвали, че това означава, че планетата е била суха в ранната си възраст. Но скорошни изследвания, публикувани в Nature, показват, че може да е била значително по-влажна. След като е отбелязано, че много подобни на Земята екзопланети са били покрити с богата на водород атмосфера, докато са се натрупвали. Съавторът на изследването Анат Шахар, геохимик в Института за наука Карнеги във Вашингтон, окръг Колумбия, и нейните колеги симулирали формирането на Земята. Те открили, че противно на предишни хипотези, много вода издържа в атмосферата на виртуалната планета. Както и, че се затваря в нейната скалиста мантия, дори когато реките от магма текат свободно през външната кора.
Въпреки че този модел предполага, че значителна част от водата може да е била тук, откакто се е образувала планетата, планетарните геолози остават уверени, че значителна част все още идва отвъд нашата атмосфера. „Има толкова много доказателства“, казва Шахар. „Не можем да оспорим това.“
Всичко е скрито във водорода на Земята. Водородът съществува на Земята в два стабилни „вкуса“, наречени изотопи. Това са обикновен водород, който има един протон за своето ядро, и деутерий, чието ядро е изградено от един протон и един неутрон. Водата, открита в мантията, има около 15 процента по-малко деутерий от морската вода. В същото време допълнителният деутерий в морската вода най-вероятно идва от някъде другаде.
Водата пътувала до Земята на комети
Първоначално астрономите теоретизират, че богатата на деутерий вода е пътувала до Земята на комети. Тъй като съществуват в студените външни части на Слънчевата система, кометите са изключително ледени. До 80 процента от масата им може да бъде вода. Но през 2014 г. данните от мисията Rosetta на Европейската космическа агенция показали, че изотопното съотношение на много комети е далеч. Те имат много повече деутерий, отколкото земната вода. Учените предложили друга хипотеза. Водата е навлязла в нашата атмосфера от слънчевия вятър, който избутва свободни молекули водород и кислород от космоса към Земята. Много учени обаче твърдят, че съотношението на деутерий в тези молекули е твърде ниско. „Трудно е да се обясни водният бюджет от тези източници“, казва Меган Е. Нюкомб, петролог от Университета на Мериленд.
Откритието на учените
Изследователите най-накрая удариха джакпот с астероиди – по-специално, необработени парчета астероид, наречени хондрити. Въглеродните хондрити, които са наречени заради съдържанието на въглерод, са до 20 процента вода. „Това не означава, че когато докоснете метеорита, той е мокър.“ Това казва Мария Валдес, геолог от музея на Филд в Чикаго. Вместо това те носят атомните съставки за водата: съотношение 2:1 водород към кислород.
За статия от 2022 г. в Science Advances изследователите анализирали метеорита Winchcombe с помощта на спектроскопия. Те открили, че съотношението деутерий към водород в метеорита съответства почти идеално на океаните на Земята. Особено забележителен резултат.
Метеоритите не харесват атмосферата
„Метеоритите не харесват атмосферата“, казва Дентън Ебел, уредник по геология в Американския музей по естествена история. Минералите във вътрешността на космическите скали поглъщат водните пари като гъба веднага щом попаднат във въздуха. Но тъй като пробата от Winchcombe е получена в рамките на 12 часа след удара, тя е много по-малко замърсена със земна вода от повечето проби.
Няколко месеца след излизането на анализа на Winchcombe, проучване на Newcombe и нейния екип допълнително затвърдило случая на въглеродните хондрити. За тази статия, публикувана тази година в Nature, те анализирали няколко новопаднали метеорита от група, наречена ахондрити. За разлика от въглеродните хондрити, тези метеорити идвали от астероиди или други скалисти тела, които са били частично разтопени от радиация и геоложки процеси. Нюкомб и нейните съавтори открили, че процесът на топене лишава ахондритите от тяхната влага, както при печене на тесто за бисквити. „Всичко, което открихме, независимо дали идва от вътрешната или външната слънчева система, беше наистина, наистина сухо.“, казва тя.
Но това откритие не означава, че въглеродните хондрити са били единствените носители на вода на планетата, отбелязва Лаурет Пиани, космохимик в университета на Лотарингия във Франция. „Според мен вероятно има няколко източника на вода на Земята“, казва тя. Ще са необходими ужасно много удари на метеорити, за да се отчетат океаните на планетата само в хондрити, а въглеродните хондрити днес са доста редки. Пиани посочва, че приблизително равни части слънчев вятър, комети, вода, издигаща се от мантията, и хондрити могат да бъдат комбинирани, за да съответстват на изотопния баланс на Земята. Каквато и да е точната рецепта за водата на Земята, изследването на нейния произход ще разкрие повече за това как нашата планета се е формирала и се е превърнала в динамичния син свят, в който живеем.
