Хотя некоторые предполагают, что вода пришла на Землю поздно, задолго до того, как планета сформировалась, результаты нового исследования, проведенного учеными из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), значительно сдвигают время назад, чтобы получить первые свидетельства наличия воды на Земле и в мире. внутренняя солнечная система.«Ответ на один из основных вопросов заключается в том, что наши океаны всегда были здесь. Мы не получили их в результате позднего процесса, как считалось ранее», — сказал Адам Сарафян, ведущий автор статьи, опубликованной 31 октября 2014 г. , в журнале Science и студент совместной программы MIT / WHOI на факультете геологии и геофизики.
Одна школа мысли заключалась в том, что планеты изначально образовывались сухими из-за высокоэнергетического процесса формирования планет с сильным ударом, и что вода поступала позже из таких источников, как кометы или «влажные» астероиды, которые в основном состоят из льда и газы.«При столкновении гигантских астероидов и метеоров происходит много разрушений», — сказал Хорст Маршалл, геолог из WHOI и соавтор статьи. "Некоторые люди утверждали, что любые молекулы воды, которые присутствовали при формировании планет, испарились или были унесены в космос, и что поверхностная вода в том виде, в котором она существует на нашей планете сегодня, должна была появиться намного, намного позже — сотни миллионы лет спустя ».Авторы исследования обратились к другому потенциальному источнику воды на Земле — углистым хондритам. Самые примитивные известные метеориты, углеродистые хондриты, образовались в том же водовороте пыли, песка, льда и газов, который дал начало Солнцу около 4,6 миллиарда лет назад, задолго до образования планет.
«Эти примитивные метеориты напоминают основной состав Солнечной системы», — сказала геолог и соавтор ВОЗI Суне Нильсен. «В них довольно много воды, и раньше их считали кандидатами на происхождение воды на Земле».Чтобы определить источник воды в планетных телах, ученые измеряют соотношение между двумя стабильными изотопами водорода: дейтерием и водородом. В разных регионах Солнечной системы соотношение этих изотопов сильно различается.
Авторы исследования знали соотношение углеродистых хондритов и пришли к выводу, что если бы они могли сравнить это соотношение с объектом, который, как известно, кристаллизовался во время активной аккреции Земли, они могли бы определить, когда на Земле появилась вода.Чтобы проверить эту гипотезу, исследовательская группа, в которую также входят Фрэнсис Маккаббин из Института метеоритики Университета Нью-Мексико и Брайан Монтелеоне из WHOI, использовала образцы метеоритов, предоставленные НАСА с астероида 4-Веста.
Астероид 4-Веста, образовавшийся в том же регионе Солнечной системы, что и Земля, имеет поверхность из базальтовой породы — застывшей лавы. Эти базальтовые метеориты с месторождения 4-Веста известны как эвкриты и несут на себе уникальный отпечаток одного из старейших резервуаров водорода в Солнечной системе. Их возраст — примерно 14 миллионов лет после образования Солнечной системы — делает их идеальными для определения источника воды во внутренней солнечной системе в то время, когда Земля находилась в стадии своего основного строительства. Исследователи проанализировали пять различных образцов в Северо-восточном национальном центре ионных микрозондов — ультрасовременном национальном центре, расположенном в WHOI, где используются вторичные ионные масс-спектрометры.
Это первый случай измерения изотопов водорода в эвкритовых метеоритах.Измерения показывают, что 4-Веста содержит тот же изотопный состав водорода, что и углеродистые хондриты, что также соответствует составу Земли. Это, в сочетании с данными об изотопах азота, указывает на углеродистые хондриты как на наиболее распространенный источник воды.
«Исследование показывает, что вода на Земле, скорее всего, образовалась одновременно с камнями. Планета сформировалась как влажная планета с водой на поверхности», — сказал Маршалл.
Хотя результаты не исключают позднего добавления воды на Землю, они показывают, что в этом не было необходимости, поскольку нужное количество и состав воды присутствовали на очень ранней стадии.«Это означает, что жизнь на нашей планете могла зародиться очень рано», — добавил Нильсен. «Знание о том, что вода пришла во внутреннюю солнечную систему рано, также означает, что другие внутренние планеты могли быть влажными рано и в них развивалась жизнь, прежде чем они стали суровыми средами, в которых они находятся сегодня».