30-50 % води на Землі має понад 4,5 млрд років, стверджують науковці з Мічиганського університету (США). У статті, яку надрукував вісник «Science», вчені дійшли висновку: вода, ключовий інгредієнт біологічного життя, може бути звичною речовиною для молодих планетарних систем, що розкидані по Всесвіту.
Частка «прадавньої» (старішої, ніж 4,54 млрд років) води на Землі - від 30% до 50%.
Серед науковців досі немає єдності у поясненні походження земної води. Наша планета утворилася 4,54 млрд років тому із протопланетного диску в результаті акреції і спершу була надто гарячою, щоби тут існувала рідка чи кристалічна волога. На думку більшості експертів, вода на Землю дісталася разом з кометами й астероїдами, що прибували з космосу. Проте звідки взялася волога на йих космічних тілах?
Відповісти на це запитання вчені спробували за допомогою хімічного аналізу. На Землі приблизно одна молекула води із 3 000 складається з атому дейтерію, що заміняє звичний водень. Дейтерій – ізотоп гідрогену, ядро якого крім протона містить один нейтрон. Завдяки цьому він удвічі важчий за водень (звідси термін «важка вода» – D2O.)
Дейтерій утворився в процесі Великого вибуху разом із головною формою гідрогену. Загалом на один мільйон атомів звичайного водню налічується 26 атомів дейтерію. Проте на Землі та на інших тілах Сонячної системи цей ізотоп – у 6 разів поширеніший. Концентрація дейтерію є більшою у воді, коли формувалися її молекули, реакція, в результаті якої утворювалася D2O, відбувалася дещо швидше.
Проте вода з високим вмістом дейтерію може виникнути лише за специфічних умов. По-перше, потрібна надзвичайно низька температура (кількадесят градусів вище за абсолютний нуль). По-друге, потрібна достатня кількість енергії для запуску реакції, в наслідок якої дейтерій сполучається з киснем.
За кілька останніх десятиліть науковці сформулювали два можливих (і конкуруючих) трактування того, звідки в Сонячній системі взялася «додаткова» важка вода.
За першою гіпотезою, її джерелом є міжзоряна крига, що утворилася у пилогазовій молекулярній хмарі, з якої й виникло наше світило і Сонячна система. Зоряні колиски розкидані по цілому Всесвіту: науковці гадають, саме у них зосереджено чимало важкої води (як і звичайної).
За альтернативною версією, вибух енергії, що супроводжує утворення зірки, розкладає молекули міжзоряної вологи. Повторне утворення H2O і D2O відбувається вже в протопланетному диску, розташованому довкола зірок і з якого формуються планети та інші небесні тіла.
В щільному середовищі протопланетного диску температурні умови для утворення води – достатньо низькі, проте чи вдосталь туди проникає іонізуючої радіації, без якої реакція не може відбутися?
Ільзе Клівс, астроном з Мічиганського університету і провідний автор дослідження, працювала над цією проблемою впродовж кількох років. «Згідно з нашим початковим припущенням, розташований довкола Сонця протопланетний диск не мав достатньої кількості енергії, а тому вода в нашій зоряній системі не могла утворитися. Отже, вона – іншого походження», – розповіла дослідниця.
За допомогою комп'ютерного моделювання Клівс із колегами підтвердила: протопланетний диск був достатньо холодним, аби у ньому могла утворитися важка вода. Проте сонячні вітри й магнітне поле молодої зірки перешкоджали проникненню високоенергетичних космічних променів. А газове середовище було надто щільним і блокувало рентгенівське випромінювання від Сонця.
Без цих джерел енергії дейтерій та кисень не могли зливатися в молекулу води. Проте космічні промені могли легко проникати в газову хмару ще до її перетворення на протопланетний диск. Отже, це саме той механізм, завдяки якому важка вода могла виникнути.
Більшість світил разом зі своїми зоряними системами утворюються із молекулярних хмар на зразок тієї, з якої виникло Сонце. Якщо міжзоряна вода витримала екстремальні умови, що супроводжували народження Сонця, вона також могла й виживати при появі інших світил. Отже, в будь-яких навіть молодих планетарних системах, що розкидані по Всесвіту, є великі шанси зустріти життєдайну H2O.
Щодо самої Землі, то, за оцінкою мічиганських астрономів, частка «прадавньої» води на ній складає 30% – 50%.
Зреферував Олег КАЧАН
Оригінал за посиланням: http://www.latimes.com.
28.09.2014