Землю часто называют «Голубой планетой» и не только из-за состава атмосферы, который придает планете нежный голубоватый оттенок, но и благодаря океанам, покрывающим более 70% земной поверхности. Именно в океанах появилась жизнь и поэтому ученых занимает вопрос, когда и как появилась вода на Земле.

Ранее считалось, что океаны сформировались на нашей планете, когда та уже была достаточно «взрослой», но последние исследования, проведенные в Океанографическом институте Вудс-Холл (США) доказывают, вода на Земле были всегда.

Согласно существовавшей ранее теории планеты формируются сухими, так как их образование связано с высокоэнергичными и ударными процессами. Если на «юных» планетах и есть водные молекулы, то они испаряются, пока планета не завершит стадию образования. Вода на планетарные тела попадает уже после окончания их формирования, после падения комет и «мокрых» астероидов, состоящих их замороженной воды и газов. По этой теории, вся вода, существующая на Земле сегодня, попала на планету спустя миллионы лет после ее рождения.

В своих исследованиях ученые из института Вудс-Холл, обратились к углистым хондритам, которые также являются потенциальным источником планетарной воды. Самые простые метеориты из этого вещества были образованы в потоке пыли, льда и газов, породивших Солнце, задолго до появления других тем нашей звездной системы.

По словам сотрудника Вудс-Холл Суне Нильсена, именно углисто-хондритовые метеориты являются самыми распространенными объектами в Солнечной системе. В них содержится достаточно большое количество водных молекул и ранее они считались главным источником появления воды на нашей планете.

Чтобы выяснить, когда и как появилась вода на Земле, ученые измерили соотношение стабильных изотопов водорода, обычного с одним нейтроном и дейтерия с двумя. В различных областях нашей звездной системы они это соотношение различается. Далее исследователи пришли к выводу, что сравнение соотношения углистых хондритов в объекте, сформировавшемся одновременно с нашей планетой, может помочь ответить на вопрос когда и как появилась вода на Земле.

Астероиды 4-Веста был сформированы в том же районе, что и Земля и одновременно с ней. Их покрывает базальтовый слой застывшей лавы. Эти небесные тела являются древнейшими резервуарами водорода в нашей системе, так как появились спустя 14 миллионов лет после рождения Солнечной системы. В это время наша планета была на стадии своего формирования. Благодаря, всем этим характеристикам 4-Веста, стали идеальными объектами определения того, как появилась вода на Земле и когда.

Проанализировав собранные НАСА образцы, ученые пришли к выводу:в них такое же соотношение изотопов водорода и азота, что и в углистых хондритах, и в составе Земли. Это делает их самым вероятным источником водных молекул в Солнечной системе. Следовательно, водные ресурсы появились на Земле одновременно с твердыми породами. Наша планета была рождена в воде.

В ходе исследований ученые не учитывали воду, попавшую на планету позднее, так как это не являлось необходимым. На Земле в ее «детские годы» уже было достаточно водных ресурсов для рождения океанов. В сочетании с остальными условиями на заре формирования нашей планеты это привело к рождению жизни на Земле. Возможно, что и на других планетных телах существовало достаточно влаги для появления живых существ, однако изменение климата позднее сделало их непригодными для жизни.

Вода на этой комете предположительно имела тот же изотопный состав, что и вода на Земле. Учёные из SOHO, совместного проекта НАСА и Европейского космического агентства (ESA), подсчитали примерный объём воды на комете. При взрыве кометы выделилось облако высвобождённого водорода.

Комета LINEAR, вмещавшая в себя большое количество воды, взорвалась в августе 2000 г., снимок телескопа Хаббл. Фото: NASA

«Идея о том, что кометы посеяли на Земле ростки жизни, принеся воду и основные молекулярные составные частицы, - предмет горячих дебатов, и мы впервые обнаружили комету, которая действительно могла осуществить это», - говорит Майкл Мамма из центра полётов «Годдарта» НАСА.

Вода обнаружена и в других частях космоса, но, в отличие от воды на этой комете, её изотопный состав отличается от земного.

В 2011 г. астрономы обнаружили крупнейшее и наиболее отдалённое скопление воды во Вселенной. Оно в 140 триллионов раз превышает количество воды в мировом океане. Оно окружало квазар, черную сверхмассивную дыру, находящийся на расстоянии 12 миллиардов световых лет от Земли.

Квазар, по типу похожий на APM 08279+5255, где учёные обнаружили огромное количество воды. Иллюстрация: NASA/ESA

«Среда вокруг этого квазара уникальна тем, что там образуется большое количество воды, - заявил в выпуске новостей НАСА Мэтт Брэдфорл, учёный из лаборатории реактивного движения НАСА. - Это ещё одно доказательство того, что вода распространена повсюду во Вселенной».

Помимо этого, в 2011 г. астрономы обнаружили океаны воды вокруг молодой звезды. Эта солнечная система, развивающаяся вокруг звезды, находится на расстоянии 175 световых лет. Большое количество воды наводит на мысль, что планеты, покрытые водой подобно Земле, распространены во Вселенной, сообщает НАСА.

Ледяной диск, формирующийся вокруг молодой звезды под названием TW Hydrae, расположенной на расстоянии 175 световых лет в созвездии Южной Гидры. Иллюстрация: NASA/JPL-Caltech

Поскольку тело человека по большей части состоит из воды, выяснение происхождения земной воды поможет понять, откуда произошла материя, из которой состоят наши тела.

Установили бы Вы себе на телефон приложение для чтения статей сайта epochtimes?

Вода это бинарное неорганическое соединение, молекула которого состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. При нормальных условиях представляет собой жидкость без цвета (в небольших объемах), вкуса и запаха. Вода существует в условиях Земли в трех агрегатных состояниях, а так же на гидрофильных поверхностях - в виде жидких кристаллов

Издавна к воде относились с почтением, считая ее одним из Элементов природы - воздух, вода, земля и огонь. Древнегреческий философ и математик Фалес Милетский (624 - 546 г.г. до н.э) утверждал, что вода - самый главный из них:"...все из воды и в воду разлагается". Для органической жизни нужна вода и полагают, что она послужила местом ее зарождения. Около 71% земной поверхности покрыто водой - 361,13 миллиона квадратных километров. На океаны приходится 96,5% всей воды, !,7% составляют грунтовые воды, 1,7% составляют ледники и ледовые шапки Антарктиды и Гренландии. Немного представлено реками , озерами и болотами, 0,001% - в облаках. Большая часть земной воды соленая. Доля пресной воды примерно 2,5%, причем большая ее часть содержится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3% всей пресной воды в реках, озерах и атмосфере. Существует несколько теорий возможного появления воды на нашей планете. Условно их можно разделить на две группы - земное происхождение воды и космическое происхождение воды.

Океан внутри планеты. Земное происхождение воды

Одна из гипотез земного происхождения рассматривает появление воды в числе других химических элементов в период горячей фазы формирования планеты. Водяной пар вместе с другими образовавшимися газами извергался из трещин в остывающей коре, образуя облачный покров планеты. Когда температура упала - началась конденсация, полились дожди, заполняя естественные впадины и котловины, образуя водоемы.

Другая гипотеза говорит о разогреве планеты в результате интенсивной вулканической деятельности во времена молодости Земли . Как теперь известно, дно современных океанов было местом работы древнейших вулканов . В мантии Земли на глубине 50 км - 70 км из ионов водорода и кислорода стал возникать водяной пар. Однако, высокая температура мантии не позволяла ему вступать в химические соединения с веществом. Под давлением, пар выжимался в верхние слои мантии и в кору. В коре температура более низкая и начинаются химические реакции между минералами и водой. Результатом этого процесса явилось разрыхление пород, образование трещин и пустот. Они заполнялись водой. Давление превращало их в разломы и через них вода устремлялась на поверхность. Горячая вода в коре легко растворяла щелочи и кислоты. Эта смесь разъедала все вокруг, превращаясь в своего рода рассол, который придавал морям соленость. Рассол расползался под гранитным основанием континентов . Проникнуть через гранит он не мог, пористая структура задерживала смеси, преграждая путь воде. Если это так, то под материками на глубине 12 км - 20 км находятся океаны сжатой и насыщенной солями и металлами воды. Возможно, такие океаны располагаются и под толщей базальтового дна океанов. В пользу этой гипотезы говорит необъяснимое резкое возрастание скорости сейсмических волн, которое было зарегистрировано на глубине тех же 12 км - 20 км, где должна находиться предполагаемая граница раздела гранит- рассол, граница резкой смены физико-химических свойств вещества. Косвенно в пользу этой гипотезы свидетельствует дрейф материков - возможно океаны рассола играют роль смазки, по которой скользят материки.

Еще одна из гипотез земного происхождения воды - вода образуется в результате высвобождения водорода в результате распада металловодородистых соединений, то есть восстановление металлических структур в мантии и ядре Земли. Этот процесс вызывает расширение Земли, что действительно зафиксировано - так Москва и Санкт- Петербург плывут на восток со скоростью 10 см в год, а Гамбург (в центре Европы) остается на месте, то есть расширяется Европа. Высвобождающийся водород, захватывает по пути из недр атомы кислорода и на поверхность вырывается уже водяной пар. Конденсируясь, вода заполняет разломы в коре, образуя океаны.

Вода доставлялась из космоса

А следующие гипотезы предполагают космическое происхождение воды. Одна утверждает, что вода была доставлена на планету с кометами, астероидами или метеоритными телами. Действительно, в метеоритах содержится до 0,5% воды. Мало? Только на первый взгляд. Однако, если Земля была образована из подобных космических обломков (соударение и последующее соединение), то при общей массе шесть на десять в двадцать первой степени тонн в ней должно содержаться три на десять в девятнадцатой степени тонн воды. Общая масса воды на планете по современным данным около четырнадцати на десять в девятой степени тонн. Получается, Земля пропитана водой от центра до поверхности как губка.

Другая космическая гипотеза утверждает, что доставлялась из космоса не сама вода, а ее компоненты. На Землю непрерывно льется ливень заряженных частиц. Среди них значительную долю составляют протоны - ядра атома водорода. В верхних слоях атмосферы, захватывая электроны, они превращаются в водород. Который вступает в реакцию с кислородом атмосферы и образует молекулу воды. Полторы тонны воды в год. Процесс начался не вчера. Возможно, и шел раньше с другой скоростью? Так, что вода заливала всю поверхность планеты, доходя до горных вершин? А потом ушла в недра, оставив океаны...

Гипотез много, подтвердить их проблематично. Поступающие данные последних исследований часто противоречивы и прийти к единому мнению пока очень сложно. Вот некоторые выводы современных специалистов. Профессор Василий Иванович Ферронский, главный научный сотрудник Института водных проблем Российской Академии наук, исследовал содержание изотопа кислорода в океанских водах и в древних породах Земли - гранитах и базальтах. Эксперимент показал, что породы содержат значительно больше этого изотопа. Это позволяет утверждать, что вода не могла образоваться за счет ее выхода из недр Земли.

Вода кометы Хартлей-2 идентична земной

Данные же космического модуля Rosetta, исследующего ядро кометы Чурюмова- Герасименко (67P) свидетельствуют, что одержание дейтерия в кометном паре значительно превышает параметры земной воды. А значит земная вода - не из комет. Впрочем, здесь не все однозначно. Да, в кометах из облака Оорта (на краю Солнечной системы) вода не совпадает по составу с земной, но есть еще семейство из пояса Койпера (между Нептуном и Ураном). И наблюдения с помощью орбитального телескопа Гершель свидетельствуют, что вода, содержащаяся в комете Хартлей-2 (пояс Койпера) полностью идентична земной по изотопному составу. А значит земная вода может быть кометной...

Астрономы сообщают, что удалось обнаружить воду в протопланетных дисках. Наиболее интересна средняя часть диска, где вода может быть теплой. Такой запас теплой жидкой воды в будущем может стать началом океанов и позволяет объяснить возникновение воды на Земле без участия астероидов и комет. Кстати, об астероидах. Один из них, находящийся в основном поясе, 24 Термис, покрыт толстым слоем инея. Астероиды такого типа вполне могли доставлять ее на Землю. Получается что, астероиды рано сбрасывать со счетов.

Обнаружена древнейшая вода во Вселенной на расстоянии 11 миллиардов световых лет от Земли. Астрономы полагают, что это обычное соединение не только в нынешней, но и в ранней Вселенной, возрастом не более 2 миллиардов лет.

Ученые из Японии полагают, что у ранней Земли была плотная водородная атмосфера, которая взаимодействовала с кислородом в структуре планеты, образуя воду. С другой стороны, японские же геологи говорят о целых пластах водорода в земной структуре, которые взаимодействовали с кислородом из мантии... Да уж... Словом, "...темна вода в облацех воздушных" (Ветхий Завет, Псалтырь, пс 17, ст 12).

Друзья! Мы потратили много сил на создание проекта. При копировании материала, пожалуйста, ставьте ссылку на оригинал!

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?

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 есть 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).

NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles Юпитер

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.

Церера

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.