|
Как Земля обрела воду
|
|
|
|
Согласно новой работе Анат Шахар из Carnegie Science и Эдварда Янга и Хильке Шлихтинг из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, вода на Земле могла образоваться в результате взаимодействия между богатой водородом атмосферой и океанами магмы планетарных зародышей, которые составляли годы формирования Земли. Их результаты, которые могут объяснить происхождение особенностей Земли, опубликованы в журнале Nature. На протяжении десятилетий то, что исследователи знали о формировании планет, основывалось главным образом на нашей Солнечной системе. Хотя ведутся активные споры о формировании газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, широко распространено мнение, что Земля и другие твердые планеты образовались из диска пыли и газа, окружавшего наше Солнце в молодости.
|
|
|
|
По мере того, как все более крупные объекты врезались друг в друга, маленькие планетезимали, которые в конечном итоге сформировали Землю, становились больше и горячее, растворяясь в обширном магматическом океане из-за тепла столкновений и радиоактивных элементов. Со временем, когда планета остыла, самый плотный материал погрузился внутрь, разделив Землю на три отдельных слоя: металлическое ядро и каменистую силикатную мантию и кору. Однако бурный рост исследований экзопланет за последнее десятилетие дал новый подход к моделированию эмбрионального состояния Земли. «Открытие экзопланет дало нам гораздо большее представление о том, как часто только что сформировавшиеся планеты были окружены атмосферами, богатыми молекулярным водородом H2, в течение первых нескольких миллионов лет их роста», — объяснил Шахар. «В конце концов эти водородные оболочки рассеиваются, но оставляют свои отпечатки пальцев на составе молодой планеты».
|
|
|
Используя эту информацию, исследователи разработали новые модели формирования и эволюции Земли, чтобы увидеть, можно ли воспроизвести отличительные химические черты нашей родной планеты. Используя недавно разработанную модель, исследователи Карнеги и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе смогли продемонстрировать, что в начале существования Земли взаимодействие между океаном магмы и протоатмосферой молекулярного водорода могло привести к возникновению некоторых характерных особенностей Земли, таких как обилие воды. и его общее окисленное состояние. Исследователи использовали математическое моделирование для изучения обмена материалами между атмосферой молекулярного водорода и океанами магмы, изучив 25 различных соединений и 18 различных типов реакций — достаточно сложных, чтобы получить ценные данные о возможной истории формирования Земли, но достаточно простых для полной интерпретации.
|
|
|
|
Взаимодействия между океаном магмы и атмосферой на их смоделированной детской Земле привели к перемещению больших масс водорода в металлическое ядро, окислению мантии и образованию большого количества воды. Исследователи обнаружили, что даже если весь каменистый материал, который столкнулся, чтобы сформировать растущую планету, был полностью сухим, эти взаимодействия между молекулярной водородной атмосферой и океаном магмы привели бы к образованию большого количества воды. Другие источники воды возможны, говорят они, но не являются необходимыми для объяснения текущего состояния Земли. «Это всего лишь одно из возможных объяснений эволюции нашей планеты, но оно позволит установить важную связь между историей формирования Земли и наиболее распространенными экзопланетами, обнаруженными на орбитах далеких звезд, которые называются суперземлями и субнептунами», — заявил Шахар. заключил.
|
|
|
|
Этот проект был частью междисциплинарного, межведомственного проекта AEThER, инициированного и возглавляемого Шахаром, который стремится выявить химический состав наиболее распространенных планет галактики Млечный Путь — суперземли и субнептуны — и разработать основу для обнаружение следов жизни на далеких мирах. Это усилие было разработано, чтобы понять, как формирование и эволюция этих планет формируют их атмосферы. Это, в свою очередь, могло бы позволить ученым отличать истинные биосигнатуры, которые могут быть получены только при наличии жизни, от атмосферных молекул небиологического происхождения. «Все более мощные телескопы позволяют астрономам понять состав атмосфер экзопланет с невиданными ранее подробностями», — сказал Шахар. «Работа AEThER дополнит их наблюдения экспериментальными данными и данными моделирования, которые, как мы надеемся, приведут к надежному методу обнаружения признаков жизни в других мирах».
|
|
|
|
Источник
|
