Откуда на земле взялась вода?

Данные анализа лунных образцов показывают, что, хотя Земля и Луна образовались в результате гигантского удара, они в основном сохранили обилие первичных летучих элементов, включая воду. Предоставлено: Адам Коннелл/LLNL Photo

Запасы воды на Земле очень важны для ее способности поддерживать жизнь, но откуда взялась эта вода? Существовали ли они при образовании Земли или были доставлены позже метеоритами или кометами из космоса?

Источник воды на Земле уже давно является предметом споров, и ученые из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) считают, что у них есть ответ — и они нашли его, глядя на лунные камни.

Поскольку система Земля-Луна образовалась вместе под влиянием двух крупных тел очень рано История Солнечной системыИх история тесно связана. А поскольку на Луне отсутствуют тектоника плит и атмосферные условия, процессы, которые имеют тенденцию стирать или затемнять свидетельства на Земле, Луна на самом деле является отличным местом для поиска ключей к истории воды Земли.

Хотя почти 70 процентов поверхности Земли покрыто водой, планета в целом представляет собой относительно сухое место по сравнению со многими другими телами в Солнечной системе. Луна суше. Общепринятое мнение заключалось в том, что нехватка летучих веществ (таких как вода) на Земле, особенно на Луне, была вызвана таким сильным воздействием, что летучие элементы были истощены.

Но, изучив изотопный состав лунных пород, команда обнаружила, что объекты, участвовавшие в столкновении, сформировавшем систему Земля-Луна, имели очень низкий уровень летучих элементов до, а не из-за столкновения. В частности, команда использовала относительное количество летучего и радиоактивного изотопа рубидия-87 (⁸⁷Rb), который рассчитывается из его дочернего изотопа стронций-87 (⁸⁷Sr), для определения бюджета Rb в системе Земля-Луна при ее формировании. Команда нашла его, потому что ⁸⁷Sr, косвенный показатель изменчивого долгосрочного бюджета Луны, был очень низким, и столкнувшиеся объекты, должно быть, сначала были сухими, и с тех пор мало что могло быть добавлено.

«Земля либо родилась с водой, которая у нас была, либо нас ударило что-то, что было по существу чистым H₂О, с не так много в нем. Эта работа исключает метеориты или астероиды как потенциальные источники воды на Земле и решительно указывает на вариант «рождения с этим», сказал космический химик Грег Бреника, соавтор статьи.

В дополнение к значительному сужению потенциального источника воды на Земле эта работа дополнительно показывает, что столкнувшиеся крупные объекты должны были прийти из внутренней части Солнечной системы, и событие не могло произойти 4,45 миллиарда лет назад, что значительно сокращает образование. Лунное окно.

По словам Ларса Бурга, ведущего автора исследования: «Было всего несколько типов материала, которые могли соединиться, чтобы сформировать Землю и Луну, и это не было странным — вполне вероятно, что оба были просто большими телами, которые образовались примерно в одно и то же время». области, которые случайно столкнулись друг с другом более чем через год. Спустя чуть 100 миллионов лет после образования Солнечной системы… но нам повезло, что они сделали именно это».

Ссылка: «Происхождение летучих элементов в системе Земля-Луна» Ларса Э. Бурга, Грегори А. Берника и Томаса С. Кройера, 14 февраля 2022 г. Доступно здесь. Труды Национальной академии наук.
DOI: 10.1073/pnas.2115726119

Поиск появляется в Труды Национальной академии наук. Томас Крюгер, ученый LLNL, также внес свой вклад в исследование. Работа была профинансирована НАСА и лабораторно-ориентированная программа исследований и разработок.