Часть воды могла попасть в земные океаны из ядра Земли

Химики обнаружили, что значительная часть воды Мирового океана попала на Землю не из космоса, а в результате разложения двух форм силикатов магния, которые на первых этапах формирования планеты находились в ее центре. Результаты их исследования опубликовал научный журнал Physical Review Letters, кратко об этом пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий.

"Высказывалась гипотеза, что воду могли занести к нам кометы, но, по всей видимости, значение этого источника весьма невелико. Дело в том, что изотопный состав воды на Земле и в кометах заметно различается. Мы предложили теорию, которая объясняет, как вода могла пережить первые эпохи формирования Земли в глубинных слоях ее недр", – рассказал один из авторов статьи, профессор Сколковского института науки и технологий Артем Оганов.

Ученые предполагают, что вода попала на Землю после ее возникновения, в результате длительной астероидной или же кометной бомбардировки. Несмотря на общепризнанность, обе эти теории не могут объяснить или изотопный состав земной воды, или же ее общее количество на поверхности планеты.

Оганов и его коллеги нашли объяснение для этой аномалии, изучив свойства различных минералов, которые могли находиться в недрах ранней Земли еще до того, как произошла так называемая дифференциация. Так геологи называют процесс, в ходе которого более тяжелые элементы и минералы погружаются в сторону ядра планеты, а более легкие вещества "всплывают" в сторону ее поверхности.

Химики предположили, что в процессе дифференциации могли быть задействованы экзотические минералы, которых в недрах современной Земли нет. Они могли сыграть важную роль в формировании ее ядра, мантии, а также в накоплении первичных запасов воды на поверхности планеты.

Загадка происхождения воды

Оганов и его коллеги попытались получить ответы на эти вопросы. Они просчитали свойства подобных минералов при сверхвысоких давлениях, которые царят в ядре и нижних слоях мантии Земли. Согласно этим расчетам, в таких условиях сохраняли стабильность лишь два минерала, оба – соединение молекул силиката магния и воды.

Обе этих формы силиката магния, как обнаружили химики, становятся нестабильными при понижении давления, что приводит к их распаду и выделению больших количеств воды. Нечто похожее, как предполагают Оганов и его коллеги, начало происходить на ранней Земле примерно через 30 млн лет после ее образования, когда силикаты магния начали вытесняться растущим металлическим ядром в соседние слои мантии.

В последующие 100 млн лет эти силикаты начали подниматься к поверхности Земли и постепенно разлагаться. Подобная теория, как отмечают ученые, хорошо объясняет, почему изотопный состав земной воды и влаги из комет и астероидов сильно различается. При этом химики не исключают, что существенная часть воды могла быть принесена на Землю из космоса.

В свою очередь, ученые предполагают, что отсутствие больших запасов воды на современном и древнем Марсе связано с тем, что давление в его центре было слишком низким для того, чтобы "водоносные" силикаты магния оставались там стабильными. В результате большая часть марсианской воды должна была испариться в космос в ходе кометно-метеоритной "бомбардировки".

Поэтому Оганов и его коллеги предполагают, что сохранившиеся запасы марсианской воды должны быть очень близкими по изотопному составу и свойствам к влаге с астероидов и метеоритов. Планетологи смогут проверить эту теорию уже в ближайшие десятилетия, когда на Землю будут доставлены первые образцы пород с Марса, подытожили химики.