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

Солнечные ветры — это потоки в основном ионов водорода и гелия, которые постоянно вытекают из солнца в космос. Когда эти ионы водорода попадают на безвоздушную поверхность, такую как астероид или частица космической пыли, они проникают на несколько десятков нанометров ниже поверхности, где они могут повлиять на химический состав породы. Со временем этот эффект космического выветривания ионов водорода может выбросить достаточное количество атомов кислорода из материалов горной породы, чтобы создать воду, которая остается запертой внутри астероида.

Данный механизм может быть недостающим звеном, объясняющим обилие и химический состав воды на Земле, которые долгое время ставили в тупик ученых. Поверхность Земли на 70% покрыта водой. Это намного больше, чем на любой другой планете в Солнечной системе. Но ни одна из существующих теорий не может полностью объяснить все это. Преобладающая точка зрения предполагает, что богатые углеродом астероиды, которые обрушились на молодую Землю около 4,6 миллиарда лет назад, доставили эту воду на планету. Однако, детальный химический анализ метеоритов, известных как углеродистые хондриты, которые являются кусками этих богатых углеродом астероидов, показал, что вода, заключенная внутри них, не совсем соответствует химическому отпечатку земной воды.

Подобное несоответствие ученые называют изотопным составом. Оно привело исследователей к мысли, что должен существовать по крайней мере один дополнительный источник живительной жидкости нашей планеты. Изотопы- это формы химических элементов, которые отличаются только количеством незаряженных нейтронов, которые они содержат. Углеродистые хондриты, как правило, содержат воду, содержащую больше дейтерия, форму водорода с одним нейтроном, в то время как водород Земли в основном представляет собой более легкую форму, называемую протием, в которой нет нейтронов.

В поисках дополнительного источника земной воды команда исследователей во главе с Люком Дейли (ученый-планетолог из Университета Глазго в Великобритании) проанализировала состав астероида скалистого типа, богатого оксидом кремния, используя новую технику, называемую атомно-зондовой томографией. Используя этот метод, исследователи измерили атомную структуру этих зерен по одному атому за раз, чтобы найти отдельные молекулы воды. Образцы, проанализированные в этом исследовании, были взяты с астероида Итокава, который, как известно, посетил японский зонд «Хаябуса», доставивший на Землю крошечные кусочки этого космического камня в 2010 году.

Их методика дает возможность подробно рассмотреть первые 50 нанометров поверхности частиц пыли на Итокаве. Это позволило увидеть, что этот фрагмент, выветренный в космосе, содержит достаточно воды, которая составит около 20 литров на каждый кубический метр породы. Частицы, образовавшиеся при взаимодействии пыли Итокавы и солнечного ветра, содержали больше легкой формы водорода, чем богатые углеродом астероиды. Это убедительно свидетельствует о том, что мелкозернистая пыль, поднятая солнечным ветром и втянутая в формирующуюся Землю миллиарды лет назад, может быть источником недостающего резервуара воды планеты.

Но исследование касается не только Земли. Результаты также предполагают, что вода может быть заблокирована в поверхностных породах многих космических тел, включая Луну и астероиды, говорится в заявлении исследователей. Если это так, то это может быть хорошей новостью для будущих исследований в глубоком космосе, поскольку необходимые материалы можно легко найти, чем думают ученые.

Одна из проблем будущих исследований человеком космоса заключается в том, как астронавты найдут достаточно воды, чтобы поддерживать жизнь и выполнять свои задачи, не беря ее с собой в путешествие. Разумно предположить, что тот же процесс космического выветривания, который привел к образованию воды на Итокаве, в той или иной степени произошел во многих безвоздушных мирах. Это может означать, что исследователи космоса вполне могут обрабатывать свежие запасы воды прямо из пыли на поверхности планеты.

Исследование опубликовано 29 ноября в журнале Nature Astronomy.