Как появилась вода: Ученые выяснили, когда на Земле впервые появилась вода

Содержание

Ученые выяснили, когда на Земле впервые появилась вода

https://ria.ru/20180329/1517533390.html

Ученые выяснили, когда на Земле впервые появилась вода

Ученые выяснили, когда на Земле впервые появилась вода — РИА Новости, 29.03.2018

Ученые выяснили, когда на Земле впервые появилась вода

Вода появилась на поверхности Земли практически сразу после ее рождения, еще до ее столкновения с будущей Луной, что противоречит общепринятым представлениям об РИА Новости, 29.03.2018

2018-03-29T15:15

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/151694/16/1516941698_0:0:1036:583_1920x0_80_0_0_808c6a410442407474efce8efefc8f05.jpg

великобритания

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2018

РИА Новости

4. 7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/151694/16/1516941698_173:0:957:588_1920x0_80_0_0_3fbdeb07474083634f27f7f17548b188.jpg

1920

true

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

internet-group@rian. ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

космос — риа наука, великобритания

Наука, Космос — РИА Наука, Великобритания

МОСКВА, 29 мар – РИА Новости. Вода появилась на поверхности Земли практически сразу после ее рождения, еще до ее столкновения с будущей Луной, что противоречит общепринятым представлениям об эволюции нашей планеты, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

16 сентября 2017, 14:00

Астрономы: на Луне может постоянно формироваться вода

«То, что земная вода смогла «пережить» рождение Луны и бомбардировку нашей планеты астероидами и кометами, заметно повышает шансы на существование внеземной жизни. Вода, как мы выяснили, невероятно живуча — она не исчезает, даже если расплавить и испарить планету, как это произошло с Землей и многими экзопланетами», — заявил Ричард Гринвуд (Richard Greenwood) из Открытого университета Великобритании в Милтон-Кинс.

Земля и прочие планеты Солнечной системы сформировались внутри газопылевой туманности, окружавшей новорожденное Солнце в первые несколько сотен миллионов лет его жизни. Изначально Земля представляла собой раскаленный шар, на поверхности которого просто не могли существовать летучие элементы и вещества, в том числе вода, углерод и соединения азота, а также органические «кирпичики жизни».

Возникает вопрос, почему тогда все эти вещества встречаются на поверхности Земли и в земной коре в большом изобилии. На этот счет у ученых есть несколько теорий. К примеру, присутствие воды на Земле объясняется тем, что ее могли «завезти» на нашу планету астероиды и кометы, бомбардировавшие поверхность Земли примерно 3,8 миллиарда лет назад.

Гринвуд и его коллеги выяснили, что это не так. Они обнаружили, что первые запасы воды на Земле появились задолго до этого, практически во время рождения планеты, изучая фрагменты лунных пород, доставленные на Землю в рамках программы «Аполлон».

24 июля 2017, 18:22

Геологи решили одну из главных лунных загадок «Аполлонов»

Геологов интересовало одно важное свойство этих пород – то, как много кислорода в них присутствует. Дело в том, что доли изотопов кислорода являются своеобразным «паспортом» для небесных тел, который указывает на то, где и в каких условиях они сформировались. Соответственно, по их соотношению можно понять, возникли ли те или другие планеты, астероиды или кометы в одной и той же точке Солнечной системы или в разных ее уголках.

Руководствуясь этой идеей, команда Гринвуда сравнила доли изотопов кислорода в лунных породах, метеоритах и в образцах грунта, извлеченных со дна океанов Земли. Как отмечает геолог, они ожидали увидеть достаточно существенные различия между нашей планетой и Луной, так как ее прародительница, Тейя, должна была сформироваться в другой точке Солнечной системы, и принести свои собственные запасы воды.

Реальная картина оказалась совсем другой. Доли изотопов кислорода в земных и лунных породах были почти равными – они отличались всего на 3 части на миллиард, 0,0000003%. Это говорит о двух вещах – вода присутствовала на Земле задолго до ее столкновения с Тейей, и она пережила их столкновение и полное «взаимное уничтожение».

9 мая 2013, 22:11

Вода в недрах Луны и Земли происходит из единого источника — ученые

В свою очередь, присутствие небольших, но различий в долях изотопов кислорода говорит о том, что астероиды и кометы действительно «привезли» воду на Землю, но лишь небольшую часть их текущих запасов – около 5%. Иными словами, их запасы воды почти никак не могли повлиять на облик планеты и объемы ее океанов, которые должны были возникнуть почти сразу после рождения Земли.

Подобное открытие, как отмечают планетологи, ставит перед нами больше новых вопросов, чем дает ответов. Теперь непонятно, как этой воде удалось пережить столкновение Земли и Тейи и последующую бомбардировку планеты астероидами, и почему она не испарилась в космос на первых этапах формирования Земли. Возможно, что наша планета родилась на гораздо более далеком расстоянии от Солнца, чем было принято считать, заключают ученые.

Вода на Земле появилась благодаря «несуществующему» минералу // Смотрим

Профиль

Геология и науки о Земле

26 января 2022, 18:29

Ольга Мурая

Происхождение Мирового океана является предметом научных споров, идущих уже сотни лет.
Фото Pixabay.

Исследователи из Сколтеха и Нанькайского университета предложили убедительное объяснение тому, как огромные запасы воды на Земле сохранились, несмотря на бурные первые миллионы лет жизни планеты.

Вода является одним из важнейших химических соединений, определяющих облик нашей планеты и, конечно же, жизнь на ней. Наличие воды неразрывно связано с возможностью зарождения жизни, тектоникой плит и климатом. Именно поэтому, определяя обитаемость похожих на Землю планет, астрономы в первую очередь выясняют, присутствуют ли на ней запасы жидкой воды.

Поясним, что океаны, покрывающие 70% поверхности нашей планеты, делают климат более стабильным, что влияет на выживаемость видов.

Наличие воды в земных недрах способствует размягчению горных пород и определяет тектонику плит. Это в свою очередь обеспечивает движение литосферных плит, что определяет форму континентов, отвечает за вулканическую активность и землетрясения.

Однако несмотря на такое огромное значение воды в судьбе планеты, учёные до сих пор не могут сказать точно, откуда она взялась на Земле.

Теперь же международная группа исследователей из России и Китая предложила оригинальное объяснение этой геологической загадке.

Исследовательская группа открыла несуществующее сегодня соединение — гидросиликат магния. Он был сокрыт в недрах Земли со времён её формирования, и «приберёг» воду в эпоху катастрофических катаклизмов, сотрясавших планету в первые миллионы лет её существования, считают учёные.

И всё благодаря правильно сформулированному вопросу — исследователи знают, что в этом заключается большая доля успеха.

«Вопросом, [откуда появилась вода на Земле], люди задаются регулярно, но с такого ракурса на эту проблему никто не смотрел. Никому особо не приходило в голову, что раньше были минералы, которых сейчас нет. Ставился противоположный вопрос: какие минералы появлялись в ходе развития Земли. […] А какого рода исчезнувшие минералы могли каким-то образом предопределить судьбу планеты – такого, мне кажется, никому в голову не приходило», – поделился в эксклюзивном интервью Вести.Ru соавтор исследования Артём Оганов, профессор Сколковского института наук и технологий.

Существует гипотеза, что воду на Землю могли занести кометы, но профессор Оганов считает, что значение этого источника весьма невелико. Дело в том, что изотопный состав воды на Земле и в кометах заметно различается.

Поясним, что изотопами учёные называют атомы одного и того же элемента, отличающиеся друг от друга физическими свойствами. То есть это те же молекулы кислорода и водорода, но с разным количеством нейтронов в атомном ядре.

Но если полагать, что вода не прилетела на Землю из космоса, а взялась из земных недр, встаёт вопрос, как она не испарилась с раскалённой поверхности молодой планеты на ранних этапах её формирования. Такого вещества, которое могло бы сохранить воду в глубинах Земли и высвободить её в более позднюю эпоху, попросту не существует.

Но исследователи из Нанькайского университета под руководством профессора Сяо Дуна (Xiao Dong) в соавторстве с профессором Огановым, кажется, открыли именно такое соединение. Кристаллическая структура гидросиликата магния (Mg₂SiO₅H₂) была предсказана с помощью разработанного Огановым метода под говорящей аббревиатурой USPEX («Успех»).

«Несуществующее соединение» содержит в себе 11% воды и стабильно при крайне высоких температурах и давлении более двух миллионов атмосфер — именно такие условия наблюдаются в ядре Земли.

Однако известно, что ядро Земли состоит в основном из металлов, предположительно, железо-никелевого сплава. Это значит, что в нём нет таких элементов, из которых мог бы получиться гидросиликат магния.

«А вот и нет, ведь никакого ядра тогда не было: на начальном этапе существования Земли у неё ещё не выделилось ядро и её химический состав был однородным по всему объёму. Понадобилось порядка 30 миллионов лет, чтобы железо сконцентрировалось в центре Земли, образовав ядро нашей планеты, и вытеснило оттуда силикаты в мантию», – объясняет Оганов.

Вытесненные из центральной области планеты гидросиликаты оказались в зоне более низкого давления, где они подверглись распаду. Так образовались оксид и силикат магния, из которых сейчас состоит мантия. В ходе того же процесса образовалась и вода, которая постепенно поднималась на поверхность Земли ещё около 100 миллионов лет.

Это объясняет, каким образом запасы воды на планете «пережили» бомбёжку астероидами и даже столкновение с целой планетой.

Авторы работы пишут, что никто ранее не рассматривал силикаты при моделировании эволюции земного ядра, потому что сейчас в ядре силикатов нет.

Более того, никто не ожидал, что гидросиликаты могут оказаться стабильны в условиях ядра, ведь считалось, что столь экстремальные температуры и давления «выжимают» воду из всех минералов. Однако точное моделирование материалов с учётом квантовой механики свидетельствует, что такая аналогия не работает, сообщают учёные.

Новая гипотеза возникновения воды, в столь огромных количествах встречающейся на поверхности Земли, будет иметь последствия и для других планет земной группы. К примеру, Марс слишком мал, чтобы давления в его ядре было достаточно для формирования устойчивого гидросиликата магния. Этим можно объяснить, почему на поверхности Красной планеты так мало воды.

Это открытие также позволяет по-новому взглянуть на поиски потенциально обитаемых планет вне Солнечной системы. Чтобы экзопланета была обитаемой, нужен стабильный климат, а для этого там должны одновременно существовать и континенты, и океаны, напоминает профессор Сяо Дун.

«Считалось, что для удовлетворения этому условию массовое содержание воды на планете земного типа, вне зависимости от её размеров, не должно превышать 0,2%. Наши же результаты подталкивают к выводу, что на массивных планетах такого типа — так называемых суперземлях — всё, вероятно, обстоит иначе. Там стабилизирующие гидросиликат магния давления существуют за пределами ядра, и такие планеты могут сколь угодно долго удерживать большие количества воды в мантии. А значит, на суперземлях могут существовать континенты и океаны при куда более высоком содержании воды, чем ожидалось», – объясняет профессор Сяо Дун.

Оганов добавляет, что круг местами неожиданных выводов из новой гипотезы этим не ограничивается. Так, открытие имеет значение даже для понимания магнитосфер планет. Согласно предположениям учёных, при температурах выше 2 000 градусов Цельсия гидросиликат магния должен проводить электричество, а его высокая электропроводность означает, что он вносит вклад в магнитное поле суперземель.

Мы также поинтересовались у профессора Оганова, как образовалась коллаборация с китайскими специалистами. Профессор рассказал, что сотрудничает с китайскими коллегами уже более 10 лет, с тех пор когда Сяо Дун и Сян-Фэн Чжоу проходили обучение в его лаборатории. За годы совместной работы российско-китайская команда учёных опубликовала множество научных статей.

Важное исследование команды было опубликовано в престижном научном издании Physical Review Letters.

Ранее мы писали о том, современные горы могли образоваться из огромных «капель грязи», а также о том, что в прошлом Земля могла быть «космическим пончиком».

Сообщали мы и о том, что учёные уточнили дату столкновения Земли с древней протопланетой.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

наука
Земля
новости
химия
вода
геология
происхождение
ядро

Весь эфир

Откуда на Земле вода?

Вода, везде вода. Эта памятная фраза из книги Сэмюэля Тейлора Кольриджа «Иней древнего мореплавателя » может быть отчаянными размышлениями измученного жаждой моряка, застрявшего в море, но ее также можно считать кратким описанием самой планеты Земля.

Около 71% поверхности Земли покрыто водой: недаром наш дом называют «голубой планетой».

Подробнее:

Что вызывает приливы на Земле?
НАСА обнаружило воду на освещенной Солнцем поверхности Луны
Могут ли богатые водой экзопланеты испытать сильное похолодание?

Вид на нашу голубую планету Земля, сделанный во время Аполлона-10, 18 мая 1969 года. Фото: НАСА / восстановлено Тоби Ордом

Люди в основном состоят из воды. Нам требуется регулярное потребление воды, чтобы наш организм выполнял свои необходимые функции; чтобы мы остались в живых.

Возможно, мы изначально произошли из воды, прежде чем эволюционировать в наземных млекопитающих, которые сегодня господствуют на планете.

Мы видим воду и по всей Солнечной системе: под ледяной коркой таких лун, как Энцелад и Европа, или в геологии Марса, которая говорит нам, что Красная планета когда-то была гораздо более влажным и гостеприимным местом, чем сегодня .

Без воды мы были бы ничем. Но откуда взялась вода на Земле?

Каково происхождение воды во Вселенной, в нашей Солнечной системе и как вода попала на нашу планету?

На эти вопросы сложно ответить, но планетарная наука прошла долгий путь, чтобы найти ответы на вопрос, откуда именно взялась вода.

Вид ледяной луны Юпитера Европы, сделанный космическим кораблем Галилео. Сине-белые области указывают на относительно чистый водяной лед, а красные представляют собой области смесей водяного льда с гидратированными солями. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Молекулы воды образуются в межзвездном пространстве в результате химических реакций между молекулами водорода и молекулами, содержащими кислород, такими как монооксид углерода.

Солнечная система унаследовала воду от покрытых льдом межзвездных частиц в пылевом облаке, из которого 4,6 миллиарда лет назад образовались Солнце и планеты.

Художественная иллюстрация, показывающая пыльный диск, окружающий наше молодое Солнце: формирование Солнечной системы. Предоставлено: NASA

В Солнечной системе эта вода заперта в двух основных формах.

Вдали от Солнца, где температура низкая, вода образовывала ледяные объекты, такие как кометы, а ближе к Солнцу вода реагировала с каменистыми материалами, образуя гидратированные минералы.

Считается, что наиболее вероятным способом, которым планета Земля унаследовала свою воду, были астероиды и кометы, врезавшиеся в нее.

Миссия ЕКА «Розетта» обнаружила выбросы пыли и газа с поверхности кометы 67P/Чурюмова-Герасименко. Принесли ли ледяные кометы воду на планету Земля? Предоставлено: ESA

Большая часть этой воды изначально должна была добавляться к растущей мантии Земли по мере ее формирования и высвобождаться из недр в результате последующей вулканической активности.

В следующий раз, когда вы нальете себе глоток холодной воды в жаркий день, подумайте о космологической истории, заключенной в этом единственном стакане прозрачной жидкости, и о том, насколько он был важен для эволюции Солнечной системы.

Первоначально эта статья была опубликована в июльском выпуске журнала BBC Sky at Night Magazine за 2008 год.

Откуда на Земле появилась вода?

Четверг, 10 июня 2021 г.

Автор Conel Alexander

Происхождение воды на Земле — открытый и довольно противоречивый вопрос. На самом деле это часть более крупного вопроса о том, как Земля получила свои очень летучие элементы, которые включают не только водород в воде, но также углерод, азот и благородные газы (гелий, неон, аргон, криптон и ксенон) и другие. В конечном счете, любое полное объяснение должно быть в состоянии воспроизвести как содержание летучих элементов, так и изотопный состав. Она также должна быть совместима с тем, что мы знаем о том, как и в какие временные рамки формируются планетные системы из газопылевого диска (протопланетного диска), окружающего молодую звезду. В случае Солнечной системы протопланетный диск вокруг молодого Солнца обычно называют Солнечной туманностью.

В настоящее время наиболее популярным объяснением происхождения воды на Земле является то, что она получила ее из богатых водой объектов (планетезималей), которые составляют несколько процентов ее строительных блоков. Эти богатые водой планетезимали были либо кометами, либо астероидами. Судя по тому, что мы знаем о кометах, они не соответствуют ни содержанию летучих элементов, ни изотопному составу Земли. Возможно, также было трудно доставить достаточное количество комет на Землю.

В настоящее время астероиды диаметром до нескольких сотен километров кажутся наиболее вероятными источниками большей части воды на Земле, особенно те типы астероидов, которые доминируют во внешнем поясе астероидов между Марсом и Юпитером. У нас есть куски некоторых из этих астероидов в виде двух типов углеродистых хондритовых метеоритов — CM и CI. Когда они сформировались, эти астероиды/метеориты содержали водяной лед, но радиоактивный нагрев и удары заставили лед таять и реагировать с безводными минералами, образуя глину. Метеориты также содержат довольно много органического вещества, содержащего водород, углерод и азот — водород должен был вступить в реакцию с образованием воды, когда астероиды испарились при столкновении с ранней Землей. Благородные газы даже кажутся связанными с органикой.

КМ хондриты, в частности, соответствуют многим аспектам крайне летучих элементных и изотопных составов Земли, хотя небольшое количество материала комет и солнечного ветра (или Солнечной туманности) дает еще лучшее соответствие. Тем не менее, разногласия между составами метеорита-кометы-солнца и Земли остаются, и ведется много споров о том, вызваны ли они некоторой комбинацией (i) неточностей в оценках содержания летучих веществ на Земле, (ii) хранения водорода и других летучих веществ.