Походження води, особливо на Землі, досі є предметом гострих дискусій. На сьогоднішній день найпоширенішим сценарієм є те, що Земля виникла без води – вона була привнесена на планету переважно в результаті зіткнень комет та крижаних астероїдів із Землею протягом перших ста мільйонів років її історії. Однак залишається багато неясностей щодо точних процесів, які постачали наявну кількість води на планеті.
Група вчених з Паризької обсерваторії запропонувала нову теорію про те, як вода потрапила на Землю, що є ключовим питанням для розуміння виникнення життя на нашій планеті. Дослідження, опубліковане в журналі Astronomy and Astrophysics, пропонує інноваційний механізм, який може змінити наш погляд на минуле Землі та інших світів.
Хоча сьогодні океани покривають понад 70% поверхні Землі, дослідники вважають, що новоутворена планета була сухим і розжареним місцем, нездатним утримувати вологу через близькість до Сонця. Це означає, що вода мала прибути пізніше з космосу.
Сценарій традиційної теорії зіткнень залежить від надзвичайно випадкових космічних подій – такої собі небесної «гри в більярд», де ці крижані космічні об’єкти мусили притягатися Землею в достатній кількості.
Нове дослідження пропонує іншу ідею, засновану на останніх спостереженнях астероїдів і дисків уламків у далеких зоряних системах, зафіксованих великим міліметровим радіотелескопом Атаками (ALMA). За словами вчених, коли Сонячна система була молодою, астероїди утворювалися в холодному покритому льодом реґіоні. Коли первісний газовий і пиловий диск, що оточував Сонце, розсіювався, астероїди почали нагріватися, повільно вивільняючи свій лід у вигляді водяної пари.
Ця пара утворила навколо Сонця диск, що складався переважно з води. З часом гравітаційні та динамічні сили Сонячної системи змусили цей диск розширитися, досягнувши орбіт внутрішніх планет, у тому числі Землі. У цьому процесі наша планета захопила частину цієї пари, яка згодом конденсувалася і сприяла формуванню океанів.
Нова модель відстежує сублімацію астероїдів у часових масштабах мільярдів років, враховуючи змінну світність Сонця. Науковці дослідили, використовуючи код в’язкої дифузії, еволюцію газового диску, який призводить до поширення газу в Сонячній системі, і визначити кількість води, яка може акумулюватися на кожній планеті. В результаті вони виявили, що модель надійно пояснює кількість води і на Землі, і на інших планетах і Місяці. Таким чином, модель показує, що більшість води надійшла між 20 і 30 млн років після народження Сонця, коли яскравість світила різко зросла. Сценарій передбачає наявність газоподібного водяного диска зі значною масою протягом сотень мільйонів років, який може бути одним із ключових індикаторів цього механізму.
Покрокова демонстрація нової моделі розподілу води на внутрішніх планетах Сонячної системи, включаючи Землю. Через п'ять мільйонів років після народження Сонця астероїди головного поясу виділяють водяну пару під дією сонячної енергії. Ця пара поступово поширювалася у внутрішню частину Сонячної системи, зрештою огортаючи планети, які захоплювали частину пари, з якої через 10–100 мільйонів років утворювалися океани.
Цікавим аспектом цієї теорії є те, що вона пояснює походження води не тільки на Землі та на інших планетах Сонячної системи, а навіть у далеких зоряних системах, відкриваючи нові можливості для ідентифікації екзопланет з водою і, потенційно, життям.
Тому відкриття може мати універсальне значення та пропонує перспективний шлях до ідентифікації екзопланет, здатних містити воду, а ймовірно і життя.
Quentin Kral, Paul Huet, et al.,
An impact-free mechanism to deliver water to terrestrial planets and exoplanets.
A&A, 692 (2024) A70. DOI:doi.org/10.1051/0004-6361/202451263
07.12.2024