Астрономы Шон Раймонд (Университет Бордо, Франция) и Андре Изидоро (Университет штата Сан-Паулу Жулиу ди Мескита Филью, Бразилия) описали возможный механизм того, как вода попала на Землю. Их исследование опубликовано в журнале Icarus, доступно на сайте arXiv.org, о нем в своем блоге рассказал первый автор.
Ученые полагают, что у воды на Земле и небесных телах из пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера общее происхождение, связанное, в первую очередь, с формированием газовых гигантов в Солнечной системе.
Океаны покрывают три четверти Земли, однако на воду, находящуюся на поверхности, приходится всего одна четырехтысячная общей массы планеты. Вода и в мантии (в виде гидратированных пород), и в ядре Земли. Сколько ее там - неизвестно, вероятно, раз в десять больше, чем на поверхности.
В общем, воды на Земле мало, немного ее и на Луне, Меркурии, Венере и Марсе. Возможно, на Венере и Марсе раньше было больше воды. Основной резервуар воды в рамках орбиты Юпитера - пояс астероидов.
Во внутренней части главного пояса, в пределах 2-2,3 астрономической единицы от Солнца, преобладают астероиды класса S (каменистые), во внешней - класса C (углеродистые). Есть и другие астероиды, однако не столь массивные. В астероидах класса С воды больше, чем в классе S, - около десяти процентов (по массе).
Выяснить происхождение воды можно, проведя изотопный анализ водорода, содержащегося в воде различных небесных тел. Кроме протия, водорода с ядром из одного протона, в природе встречаются дейтерий (с протоном и нейтроном) и совсем редко - тритий (с протоном и двумя нейтронами).
Фото: World History Archive / Globallookpress.com
Изотопный анализ выявляет несколько особенностей. У Солнца и газовых гигантов соотношение содержания дейтерия и трития на один-два порядка меньше, чем у Земли. Зато у астероидов класса C этот показатель практически такой же, как у нашей планеты. Это указывает на общее происхождение воды.
У комет в облаке Оорта соотношение содержания дейтерия и протия примерно в два раза выше, чем у Земли. Есть три кометы в пределах орбиты Юпитера, у которых этот параметр близок к земному, однако там же имеется одна комета, где данный показатель в 3,5 раза больше. Все это может означать, что у воды на кометах разное происхождение и только часть ее образовалась так же, как на Земле.
Планеты формируются вокруг молодых звезд в гигантских газопылевых дисках. Ближе к светилу слишком жарко, поэтому там возникают планеты, богатые кремнием и железом. Дальше от звезды холоднее, там небесные тела могут формироваться и из водяного льда. Земля возникла в той части протопланетного диска, где рождались каменистые небесные тела, без воды. Значит, она попала на планету извне.
С другой стороны, астероиды классов S и C слишком отличаются, чтобы они могли образоваться рядом друг с другом. Кроме того, граница, за которой формировались ледяные небесные тела, в ходе эволюции Солнечной системы постоянно перемещалась, решающую роль в этом сыграл Юпитер.
Юпитер и Сатурн, как полагают ученые, сформировались в два этапа. Сначала они представляли собой твердые небесные тела, в несколько раз тяжелее современной Земли, а затем начали захватывать газ с протопланетного диска. На этом этапе масса и размеры планет резко увеличиваются, гиганты расчищают себе пространство в протопланетном диске.
Крупные Юпитер и Сатурн были окружены тогда небольшими планетезималями - предшественниками протопланет. Когда Юпитер и Сатурн росли, орбиты планетезималей вытягивались, пересекая внутреннюю часть Солнечной системы и удаляясь от светила. Но Юпитер и Сатурн все еще притягивали газ из протопланетного диска, в результате чего, как показало проведенное моделирование, орбиты планетезималей скорректировались Юпитером и переместились в область современного пояса астероидов.
Сатурн возник позже Юпитера, и его формирование привело к новой миграции планетезималей, хотя и не столь значительной. Главный вывод исследователей - астероиды класса C появились в поясе из пределов орбит газовых гигантов после того, как Юпитер и Сатурн завершили свое формирование (хотя некоторые планетезимали могли достичь орбиты Нептуна).
По мнению ученых, вода попала на нашу планету в период формирования пояса астероидов благодаря планетезималям определенного типа (а именно - астероидам класса C) с сильно эксцентричными (вытянутыми) и нестабильными орбитами, пересекающие траекторию Земли. Изотопный анализ водорода - главное тому подтверждение.
Доставка воды на Землю практически завершилась с формированием Юпитера и Сатурна и исчезновением протопланетного диска. Таким образом, популярная гипотеза, объясняющая небольшие размеры Марса миграцией Юпитера вглубь Солнечной системы, коррелирует с механизмом обогащения водой Земли. Появление во внутренней Солнечной системе (как на каменистых планетах, так и в поясе астероидов) воды, важнейшего источника жизни на Земле, - это, оказывается, просто побочный эффект роста Юпитера и Сатурна.
У thor_2006 в В струю... говорится, что самым древним следам жизни — 3,7 миллиардов лет . Более того, если судить по характеру находок, это не самые древние представители жизни на Земле: «Строматолиты важны не только как свидетельства древней жизни, заметные невооружённым глазом, но и как сложные экосистемы, — объясняет ведущий автор исследования Аллен Натман (Allen Nutman). — Это свидетельствует о том, что уже 3,7 миллиарда лет назад микробные сообщества были разнообразными. Такое разнообразие означает, что жизнь возникла в первые несколько сотен миллионов лет существования Земли и это согласуется с расчётами биологов, которые показывают, что генетический код жизни — очень древний».
А это те самые следы:
А какая же температура была на поверхности Земли в первые несколько сотен миллионов лет существования Земли, когда на ней возникла жизнь? Учёные говорят, что чуть ниже температуры на поверхности Солнца. Цитирую : " Итак, 4,5 миллиарда лет назад Земля сформировалась в результате столкновения миллионов небесных тел молодой Солнечной системы. Температура была столь высока, что поверхность Земли напоминала расплавленный океан ". Как же в таком аду могла появиться биологическая жизнь, основанная на воде? - Никак не могла появиться.
А как появилась вода на Земле - носительница жизни? Снова цитирую: "4 миллиарда 400 миллионов лет назад возраст Земли составлял примерно 100 миллионов лет. Метеориты продолжали падать на Землю, но из-за постепенного охлаждения ядра большая часть поверхности Земли превратилась в кору, состоящую из темной вулканической породы. Уже на этом этапе на поверхности Земли стала появляться вода .
Породы, сформированные в тот период, не сохранились. Однако остались крошечные кристаллы циркона , которые помогли установить точный возраст земного шара. Кроме того, эти кристаллы содержат следы молекул воды , их можно обнаружить во всех древнейших кристаллах циркона.
Однако происхождение большей части воды на планете остаётся загадкой . По мере того, как Земля охлаждалась, ее поверхность выделяла тонны углекислого газа . В результате высвободилось определенное количество водяного пара. Однако некоторые ученые полагают, что для всей планеты этого количества было недостаточно, так как горные породы, составляющие земной шар, были слишком сухими и горячими. Есть учёные, которые считают, что большая часть воды попала на Землю извне ."
В метеоритных камнях воды совершенно недостаточно, чтобы на Земле появились океаны. Снова цитирую: "Конденсация воды в атмосфере привела к самому мощному потопу в истории земного шара. Молнии пронзили небо, на поверхность Земли пролился дождь, который шел на протяжении миллионов и миллионов лет , не переставая. В результате Земля превратилась в царство воды . Свыше 90% её поверхности было покрыто океаном ."
Это уже ближе к истине. Но опять же совсем непонятно: ныне водяные пары в атмосфере образуютя в результате испарения воды в основном с поверхности океанов. А откуда же бралась вода в атмосфере, когда не было на Земле никаких океанов? Ведь сами океаны появились в результате не прекращающегося проливного дождя, который шёл на протяжении миллионов лет. Сорокадневный библейский ливень, результатом которого явился всемирный потоп, просто пустяк по сравнению с тем, первоначальным дождём? Так откуда же вода?
С водой - чудеса. Все попытки объяснения её естественного происхождения похожи на рассказ барона Мюнхаузена о том, как он сам себя вытащил из болота, схватившись руками за волосы на голове и потянув их вверх.
Великая тайна воды связана с тайной жизни на земле. Пока эта тайна не разгадана, версия о сверхъестественном происхождении жизни даже менее "безумна", чем все современные научные версии. Представьте только, какой это бред: над огнедышащим расплавленным океаном откуда ни возьмись появляются облака и из них миллионы лет без остановки льют дожди, в результате чего океан огня превращается в океан воды. Интересно, почему на Венере из облаков льётся серная кислота, а на Земле вдруг полилась живительная влага?
На Земле достаточно много воды. По разным оценкам на поверхности нашей планеты ее присутствует около 1,38 миллиарда кубических километров. Откуда взялась вся эта вода? Новое исследование утверждает, что вода могла появиться на Земле вместе с космической пылью, из которой возникла наша планета около 4,5 миллиардов лет назад.
Исследователи из Германии, Нидерландов и Великобритании выдвинули интересную гипотезу. В ней утверждается, что вода могла попасть на Землю в молекулах. Они находились в пыли протопланетного облака , предшествующего появлению планет Солнечной системы. Ученые основывались на расчетах и симуляциях, которые были частью их нового исследования.
Откуда вода на Земле?
Астрономы уже очень давно пытаются понять, как на Земле появилось столько воды, говорится в докладе. Одно из объяснений этого факта утверждает, что воду на Землю кометы и . Они прилетали в Солнечную систему на ранних этапах ее формирования. Они падали на Землю, давая планете воду. Другое распространенное объяснение состоит в том, что Земля изначально была богата водой, поскольку сразу родилась из содержащих воду камней размерами в десятки километров. Эта гипотеза не имеет перспектив, отмечает отчет, поскольку способность больших камней содержать значительное количество воды довольно ограничена.
В новом исследовании предлагается еще одно реалистичное объяснение появления воды на ранней Земле. Командой исследователей выполнялись интересные расчеты. Они показывают, что в той области пространства, где была рождена Земля, было изобилие мельчайших частиц пыли. Их размеры были около одного миллиметра, и они содержали . Эти пылевидные зерна могли в те времена собираться вместе, даже образуя что-то вроде гальки. А она, в свою очередь, начинала расти в размерах, достигая больших объемов.
Эти каменистые обломки сталкивались между собой и в итоге сформировали Землю. Вода просачивалась сквозь них, как сквозь губку, и затопляла поверхность молодой Земли. Описанные события вполне могут объяснить то количество воды, которое мы наблюдаем на нашей планете.
Ученые, выполнившие расчеты, также показали, что мелким пылевым зерна понадобятся всего около миллиона лет, чтобы собрать то количество воды, которая находится на Земле прямо сейчас. Эта временная шкала в миллион лет также вписывается в тот временной интервал, в течение которого Земля должна была быть сформирована из массивных каменистых обломков.
Ученые-астрономы из французского Университета Бордо – Шон Раймонд – и бразильского Университета штата Сан-Паулу Жулиу ди Мескита Филью – Андре Изидоро – описали вероятный механизм появления воды на нашей планете. Свое исследование ученые опубликовали в издании Icarus. Кроме того, об исследовании рассказал Раймонд в своем блоге.
Как полагают ученые, вода на нашей планете и небесные тела пояса астероидов между орбитами Юпитера и Марса имеют общее происхождение, которое в первую очередь связано с образованием в Солнечной системе газовых гигантов.
Три четверти земной поверхности покрыта океанами, но в то же время, вода, которая находится на поверхности, занимает всего лишь одну четырехтысячную общей массы Земли. Вода присутствует и в ядре, и в мантии планеты. Ученым неизвестно, сколько ее там, однако они предполагают, что примерно в десять раз больше, нежели на поверхности.
Таким образом, утверждают эксперты, на Земле воды мало, также немного ее на Меркурии, Луне, Марсе и Венере. Вероятно, на Марсе и Венере раньше воды было больше. Основным резервуаром воды в пределах орбиты Юпитера является пояс астероидов.
Основу внутренней части пояса (примерно 2-2,3 астрономические единицы от Солнца) составляют каменистые астероиды класса S, а во внешней части преобладают углеродистые астероиды класса С. В углеродистых астероидах количество воды больше, чем в каменистых астероидах (вода в астероидах класса С составляет порядка 10 процентов).
По словам ученых, происхождение воды можно определить путем проведения изотопного анализа водорода, который содержится в воде разного рода небесных объектов. Помимо водорода с ядром из одного протона (протия), в природе иногда встречается водород с ядром с нейтроном и протоном (дейтерий), и очень редко водород с ядром с двумя нейтронами и протоном (тритий).
Изотопный анализ может выявить некоторые особенности. Для Солнца и газовых гигантов характерно соотношение трития и дейтерия, которое на несколько порядков ниже, нежели у нашей планеты. В то же время астероиды класса С имеют практически такой же показатель, как и Земля. Таким образом, это может указывать на общее происхождение воды.
Соотношение протия и дейтерия у комет в облаке Оорта приблизительно в два раза выше, чем у нашей планеты. В пределах орбиты Юпитера существует три кометы, которые имеют аналогичные параметры, но также есть еще и комета, у которой этой показатель выше в 3,5 раза. Это может свидетельствовать о том, что вода на этих кометах может иметь различное происхождение и лишь часть этой воды образовалась так же, как и на нашей планете.
Образование планет происходит в гигантских газопылевых дисках вокруг молодых звезд. Поскольку чем ближе к Солнцу, тем жарче, то там формируются планеты, которые богаты железом и кремнием. Чем дальше от светила – тем холоднее, поэтому небесные тела там могут возникать и из водяного пара. Наша планета сформировалась в той части газопылевого диска, где возникали каменистые небесные тела, лишенные воды. Таким образом, вероятно, вода попала на Землю извне.
В то же время, между астероидами класса S и C очень много различий, поэтому они не могли формироваться близко друг к другу. Помимо этого, граница, за которой происходило формирование ледяных небесных тел, в процессе эволюции Солнечной системы периодически перемещалась, и в этом процессе основную роль сыграла планета Юпитер.
Согласно предположениям ученых, процесс формирования Сатурна и Юпитера происходил в несколько этапов. Изначально это были твердые небесные объекты, вес которых в несколько раз превышал массу современной Земли. Позже они начала захватывать с протопланетного диска газ. Это привело к резкому увеличению размеров и масс планет, и гиганты начали расчищать себе место в протопланетном диске.
Сатурн и Юпитер окружали небольшие планетезимали – предшественники протопланет. В процессе роста Сатурна и Юпитера их орбиты вытягивались, пересекали внутреннюю зону Солнечной системы и удалялись от Солнца. При этом гиганты притягивали из протопланетного диска газ, вследствие чего, согласно проведенному моделированию, орбиты планетезималей были скорректированы Юпитеров и передвинулись туда, где в настоящее время находится пояс астероидов.
Образование Сатурна произошло позже Юпитера, и его возникновение спровоцировало новую миграцию планетезималей, но незначительную. На основании этого исследователи предположили, что в поясе пределов орбит гигантов астероиды класса С появились уже после окончания формирования Сатурна и Юпитера. При этом часть планетезималей могла переместиться к орбите Нептуна.
Согласно предположениям исследователей, на Землю вода попала во время образования пояса астероидов за счет планетезималей определенного типа (если точнее – астероидов класса С) с нестабильными и очень вытянутыми орбитами, которые пересекали земную траекторию. И главным тому подтверждением является изотопные анализ водорода.
С образованием Сатурна и Юпитера и исчезновением протопланетного диска доставка воды на нашу планету почти завершилась. Таким образом, гипотеза, которая объясняет небольшие размеры Красной планеты перемещением вглубь Солнечной системы Юпитера, связана с механизмом обогащения Земли водой. Появление воды во внутренней Солнечной системе (как в поясе астероидов, так и на каменистых планетах), как оказалось, является всего лишь побочным эффектом роста газовых гигантов Сатурна и Юпитера.
No related links found
Вода это то вещество, без которого не возможна жизнь на Земле. Ученые до сих пор спорят о появлении воды на Земле. Две группы исследователей, работающих друг от друга независимо, сделали вывод, что вода на планете возникла благодаря «мокрому » астероиду.
Происхождение воды на планете, так же не ясно, как и происхождение самой планеты. Существуют гипотезы о том, откуда взялась вода. Одни ученые считают, что Земля вначале была холодным метеоритом, другие, что раскаленным огненным шаром.
Ученые утверждающие о происхождении нашей планеты говорят, что вода являлась часть того самого метеорита в виде льдистого или снегоподобного вещества. Сторонники «горячей » теории происхождения, утверждают что вода выделилась как пот, из разогретой магмы Земли в процессе ее остывания и отвердения. Вода постепенно проникала на поверхность, сохраняясь в низинах образовывая моря и океаны.
А из-за того, что Солнце неравномерно нагревало Землю, в природе начался круговорот воды, начали появляться реки, озера и водоемы. Геологи предполагают, что после сформирования планеты, она была очень горячей и сухой. По теории, 3,9 млрд. лет назад , множество комет и астероидов, содержащих воду, бомбардировали поверхность планеты, это объясняет происхождение морей и океанов, уже после формирования планеты.
Однако, многие исследования показывают, что в структуре природной воды, особенно в морях и океанах, содержится большое количество дейтерия, элемента, имеющего название «тяжелый водород
». Поэтому дейтерий возникает в результате реакции с водородом, в результате этого, маленький процент атомов получает дополнительный электрон, становясь фактически дейтерием. По предположениям ученых, это явление указывает на земное происхождение воды.
Земля, третья по удаленности от Солнца планета, она обладает самой большой массой среди других земноподобных планет нашей Солнечной системы. Уникальность нашей планеты в том, что она единственная известная планета, на которой зафиксировано существование жизни. Ученые предположили, что Земля образовалась 5-6 млрд. лет назад
. И в скорее после своего создания гравитационным полем притянула к себе единственный спутник - Луну.
Сколько воды на планете?
Посмотрите на глобус. Сразу бросится в глаза огромная площадь голубовато-синего цвета. Только 29% от общей площади Земли, занимает суша (материки и острова), остальной процент, составляют моря, океаны, озера и реки. Общее количество воды на планете огромно. Если собрать всю земную воду в каплю, то диаметр капли составит около полторы тысячи километров. А самый глубокий океан на планете - Тихий, его максимальная глубина составляет 11,8 километра. Глубина океанов, в среднем, составляет примерно 3800 метров. Если бы вода была размещена по поверхности суши равномерно, то весь земной шар был бы под водой, и толщина воды составила бы 2710 метров.
Одну пятидесятую поверхности суша занимают пресные и соленые озера. Во всех озерах воды в пять раз меньше чем, в океанах и морях. А по количеству озер на первом месте Россия, в нашей стране тысячи озер. Среди них, самое большое - Каспийское, площадь которого чуть больше 420 тысяч км2.
Из пресных озер, самые большие - Ладонежское, Онежское, Байкал общей площадью сотни тысяч километров квадратных. Есть страны с огромным количеством пресных озер - Финляндия, Норвегия. Более половины всей территории Норвегии составляют озера.
Самым главным поставщиком пресной воды на планете являются атмосферные осадки , непосредственно наполняющие озера, реки и ручьи. Особой чистотой отличаются горные озера, они подпитываются водой, которая образуется при таянии льдов и снегов. Воды в реках нашей планеты примерно раза в три больше чем в озерах. По протяженности рек, Россия имеет первое место.
