Происхождение воды на земле

Вода является основой всего живого на земле, но откуда она взялась и каким образом накопила целые океаны? Наука не имеет простого и ясного ответа на этот вопрос. Одни из версий более реалистичны, другие менее, но окончательного ответа на вопрос: “Как появилась вода?” - пока нет.

Земля является уникальной планетой с океанами жидкой воды. Она достаточно далека от Солнца, что позволяет воде не испаряться, но при этом достаточно близко к Солнцу, чтобы вода не замерзала. Эта уникальность и сделала возможным распространение жизни на поверхности нашей планеты.

Сколько воды на земле?

Несмотря на то, что мировой океан занимает 71% поверхности земли и заполнен 1,4 × 1021 кг воды, океанические воды составляют всего 0,023% массы земли. Также еще 0,5 × 1021 кг воды находятся в ледниках, реках, озерах, подземных резервуарах, а также в атмосфере. Значительное количество воды также хранится в земной коре, мантии и ядре - в них вода содержится не в жидком молекулярном состоянии, а связанной в кристаллогидратах и других соединениях. Оценить реальное содержание воды в земной коре пока невозможно, но примерное содержание равно трем мировым океанам.

Как появилась вода на Земле?

Земля не могла быть изначально сформированной с существующими океанами воды, поскольку на этапе формирования Земли Солнечная система была слишком горячей. Соответственно, вода попала на Землю из космоса. Современные исследования говорят о том, что вероятнее всего вода попала на землю с ледяными планетезималями, которые похожи на современные астероиды на внешней части пояса астероидов.

Геологические данные изучения каменистых пород на данный момент утверждают, что вода была на Земле 3,8 млрд лет назад, или 4,28 млрд лет назад. Исследований, подтверждающих более раннее существование мирового океана, на данный момент не существует. Важно отметить, что теоретическим обоснованием того, что это действительно была “первая” вода на Земле, является тот факт, что примерно 4,5 млрд лет назад происходило формирование Луны, которая образовалась благодаря столкновению большого объекта с Землей.

Вода имеет довольно низкую температуру конденсации (перехода из парообразного в жидкое состояние), Земля была очень горячей в начале своего формирования, поэтому вода не могла удержаться на ней. В то же время в расположенных дальше от Солнца областях вода могла конденсироваться и образовывать ледяные планетезимали. Поэтому космическое происхождение воды на Земле является самым научно обоснованным предположением. Эта теория говорит о том что, кометы, транснептуновые объекты или метеороиды, содержащие воду, сталкиваясь с Землей, приносили на нее воду.

Одним из методов, который помогает исследователям изучать этот сложный вопрос, является соотношение количества атомов обычного водорода, и изотопов — дейтерия и протия. Соотношение атомов обычного водорода, дейтерия и протия говорит о том, что, вероятнее всего, этим источником были астероиды. Хотя измерение концентраций изотопов в кометах и транснепнутновых объектах мало совпадало с земной водой.

Что же касается механизмов накопления воды, то окончательного ответа на этот вопрос ученые пока не дали. Существует ряд гипотез, которые мы приведем ниже.

Одна теория утверждает, что вода на Земле начала накапливаться около 4,5 млрд лет назад, когда Земля составляла лишь 60 - 90% своей теперешней массы, и удерживалась на планете все это время. Это предположение подтверждается сходством изотопного состава воды и самых старых углеродистых метеоритов, хотя другие исследования говорят о том, что верхний слой Земли имеет отличные изотопные составы. Это говорит о том, что внутренняя и внешняя части Земли имеют разное происхождение.

Соответственно, вторая теория подразумевает, что вода была сформирована после “лунного удара”, то есть позже, чем 4,5 млрд лет назад, благодаря тому, что материалы, приносимые на планету, были очень “водянистыми”.

Третья гипотеза предполагает, что Земля получила свою воду в результате лунообразующего столкновения планет.

Все три теории имеют право на жизнь, а также могут пересекаться друг с другом, объясняя появление воды на Земле.