Ранняя вода на Земле могла быть получена из солнечного ветра и космических камней

Образцы с астероида Итокава, собранные японским космическим зондом, предполагают, что вода на Земле могла быть создана Солнцем. Согласно новому исследованию, эта вода могла пролиться на молодую Землю в виде пылинок, образовавшихся в результате взаимодействия солнечного ветра, потока заряженных частиц, исходящих от Солнца, с различными телами Солнечной системы.

«Солнечный ветер — это потоки в основном ионов водорода и гелия, которые постоянно текут от Солнца в космос», — сказал Люк Дейли, планетолог из Университета Глазго в Великобритании, и ведущий автор новой статьи.

«Когда эти ионы водорода ударяются о безвоздушную поверхность, такую как астероид или космическая частица пыли, они проникают на несколько десятков нанометров [один дюйм имеет 24,5 миллиона нанометров] под поверхностью, где они могут повлиять на химический состав породы».

Со временем этот эффект космического выветривания ионов водорода может выбросить достаточно атомов кислорода из материалов в породе, чтобы создать воду, которая остается заблокированной внутри астероида, добавил Дейли.

Этот механизм может быть недостающим звеном, объясняющим изобилие и химический состав воды на Земле, что долгое время ставило ученых в тупик. Поверхность Земли на 70% покрыта водой.

Это намного больше, чем на любой другой планете Солнечной системы. Но ни одна из существующих теорий не может полностью объяснить все это. Доминирующая точка зрения предполагает, что астероиды, богатые углеродом, обрушившиеся на молодую Землю около 4,6 миллиарда лет назад, доставили эту воду на планету.

Но подробный химический анализ метеоритов, известных как углеродистые хондриты, которые представляют собой куски этих богатых углеродом астероидов, показал, что вода, заключенная в них, не совсем соответствует химическому отпечатку воды Земли. Это несоответствие в том, что ученые называют изотопным составом, заставило исследователей полагать, что должен быть по крайней мере один дополнительный источник животворной жидкости на нашей планете.

Изотопы — это формы химических элементов, которые различаются только количеством содержащихся в них незаряженных нейтронов. Углеродистые хондриты, как правило, содержат воду, которая содержит больше дейтерия, формы водорода с одним нейтроном, в то время как водород Земли в основном представляет собой более легкую форму, называемую протием, которая не имеет нейтронов.

В поисках дополнительного источника воды на Земле команда исследователей проанализировала состав астероида каменистого типа, богатого оксидом кремния, используя новую технику, названную томографией атомного зонда. Используя эту технику, исследователи измерили атомную структуру этих зерен по одному атому за раз, чтобы обнаружить отдельные молекулы воды.

Образцы, проанализированные в этом исследовании, были взяты с астероида Итокава, который, как известно, посетил японский зонд Хаябуса, доставивший крошечные кусочки этого космического камня на Землю в 2010 году.

«Наша методика позволяет нам невероятно детально заглянуть внутрь первых 50 нанометров [один дюйм составляет 24,5 миллиона нанометров] или около того поверхности пылинок на Итокаве, которые вращаются вокруг Солнца за 18-месячные циклы», — Фил Бланд.

В заявлении говорится, что директор Центра космических наук и технологий Университета Кертина в Австралии и соавтор нового исследования.

«Это позволило нам увидеть, что этот фрагмент обветренной обветренной поверхности содержит достаточно воды, которая, если мы увеличим ее масштаб, составит около 20 литров [4,4 галлона] на каждый кубический метр [35 кубических футов] камня».

По словам Бланда, частицы, образующиеся при взаимодействии пыли Итокавы и солнечного ветра, содержат более легкую форму водорода, чем астероиды, богатые углеродом. «Это убедительно свидетельствует о том, что мелкозернистая пыль, сотрясаемая солнечным ветром и втягиваемая в формирующуюся Землю миллиарды лет назад, могла быть источником недостающего резервуара с водой на планете», — сказал Бланд.

Но исследования касаются не только Земли. Полученные данные также предполагают, что вода может быть заблокирована в поверхностных породах многих космических тел, включая Луну и астероиды, говорится в заявлении исследователей.

Если так, это может быть хорошей новостью для будущих исследований человека в глубоком космосе, поскольку необходимые припасы может быть легче найти, чем опасаются ученые.

«Одна из проблем будущего освоения космоса человеком — это то, как астронавты найдут достаточно воды, чтобы поддерживать жизнь и выполнять свои задачи, не беря ее с собой в путешествие», — говорит Хоуп Исии, геофизик из Гавайского университета в Маноа, и Также в заявлении говорится, что соавтор газеты.

«Мы считаем разумным предположить, что тот же процесс космического выветривания, который создал воду на Итокаве, в той или иной степени произойдет во многих безвоздушных мирах», — добавила она. «Это может означать, что исследователи космоса вполне могут обрабатывать запасы свежей воды прямо из пыли на поверхности планеты».