Вода старше Земли? Ученые обнаружили следы древнего космического ресурса

12 ноя, 9:42 Диана Укладчикова 83 0

Science Advances: запасы воды обнаружили за Плутоном

Ученые обнаружили свидетельства существования древнего запаса воды за орбитой Нептуна. Ее химический состав существенно отличался от земного и сохранил особенности вещества времен формирования Солнечной системы. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Открытие сделала группа исследователей под руководством планетолога Линдси Келлера из Космического центра имени Джонсона НАСА. Специалисты изучили всего 12 микроскопических частиц пыли, собранных в верхних слоях атмосферы Земли. Их размеры составляли от десяти до 30 микрометров.

Анализ показал, что пылинки, вероятно, прибыли из пояса Койпера — удаленной области за орбитой Нептуна, где находятся миллионы ледяных объектов.

Внутри частиц сохранились минералы, содержащие химические следы воды, существовавшей миллиарды лет назад. Ее отличительной особенностью оказалось повышенное содержание тяжелых изотопов кислорода.

Исследователи считают, что находка подтверждает существование отдельного резервуара воды, который долгое время оставался изолированным от процессов, происходивших ближе к Солнцу.

Как древняя вода оказалась на Земле

Пояс Койпера начинается примерно в 30 раз дальше от Солнца, чем расположена Земля. Из-за огромного расстояния изучать эту область крайне сложно. Космическим аппаратам требуются годы, чтобы добраться до таких объектов. Доставка образцов на Землю остается еще более сложной задачей.

Однако частицы вещества из отдаленных районов Солнечной системы способны самостоятельно достигать нашей планеты. Ежегодно на Землю выпадает около 5200 тонн космической пыли. Часть этого материала прибывает из-за орбиты Нептуна.

Для нового исследования специалисты использовали пылинки, собранные высотным самолетом НАСА в стратосфере. Чтобы определить их происхождение, ученые изучили следы воздействия солнечных частиц.

Во время движения через космическое пространство излучение повреждает структуру минералов. Чем дольше пылинка находится в космосе, тем больше подобных следов в ней может накопиться.

В исследованных образцах плотность повреждений оказалась примерно в сто раз выше, чем ожидалось бы для пыли из пояса астероидов или комет семейства Юпитера.

Это позволило ученым связать происхождение частиц с гораздо более удаленными областями Солнечной системы.

В космической пыли обнаружили необычные минералы

Следующим этапом стало изучение химического состава образцов. Выяснилось, что пылинки содержат необычно большое количество углерода. Его концентрация примерно в четыре раза превышала показатели некоторых углеродистых метеоритов.

Но главным открытием стало присутствие глинистых минералов, включая сапонит и серпентин. Такие вещества образуются при взаимодействии воды с другими минералами. Следовательно, в прошлом внутри небесных тел, от которых отделились исследованные частицы, могла существовать жидкая вода.

Сегодня пояс Койпера представляет собой область с крайне низкими температурами, где вода преимущественно находится в замерзшем состоянии.

Однако миллиарды лет назад внутренние области некоторых ледяных объектов могли нагреваться. Источником тепла ученые называют радиоактивный распад веществ или столкновения небесных тел. При достаточном нагревании лед мог превращаться в жидкость и вступать в химические реакции с окружающими породами.

Позднее вода исчезла из этих минералов как свободная жидкость, но следы ее состава сохранились.

Чем найденная вода отличалась от земной

Исследователи обратили внимание на соотношение различных разновидностей кислорода. В природе существуют три стабильных изотопа этого элемента: кислород-16, кислород-17 и кислород-18. Они отличаются количеством нейтронов в атомном ядре.

Самым распространенным является кислород-16. Два других изотопа тяжелее. При изучении космической пыли ученые обнаружили необычно высокую долю тяжелых изотопов кислорода.

Это позволило восстановить предполагаемый химический состав воды, участвовавшей в образовании минералов. Оказалось, что она существенно отличалась от воды, следы которой находят в углеродистых метеоритах из других районов Солнечной системы.

Как Сатурн мог сохранить древний запас воды

Ученые предполагают, что в молодой Солнечной системе существовали разные резервуары вещества, которые не полностью смешивались между собой. Одним из них мог быть запас воды за орбитами планет-гигантов.

Сохраниться ему, по мнению исследователей, помогло влияние Сатурна. Согласно моделям, планета могла создавать область повышенного давления в газопылевом диске, окружавшем молодое Солнце.

Это препятствовало перемещению части вещества из внешних областей Солнечной системы во внутренние. Вместе с ледяными гигантами Сатурн мог способствовать сохранению воды с особым химическим составом.

Почему открытие важно для науки

Возраст Солнечной системы составляет около 4,5 миллиарда лет. За это время многие первоначальные химические особенности вещества изменились из-за столкновений, нагревания и перемешивания. Поэтому ученым трудно находить образцы, сохранившие признаки самых ранних этапов ее существования.

Новые результаты показывают, что подобные свидетельства могут находиться даже в мельчайших частицах пыли, попадающих в земную атмосферу. В исследовании участвовали только 12 образцов, поэтому для подтверждения выводов потребуется дальнейшее изучение космического вещества.

Однако находка дает ученым возможность исследовать историю воды во внешней Солнечной системе без отправки дорогостоящих экспедиций к ее окраинам.

Еще больше новостей — у Пятого канала в мессенджере МАКС.