Исследователи обнаружили новые доказательства того, что большая часть земной воды и углерода в мантии нашей планеты имеет происхождение из внешней солнечной системы.

Как вообще возникла жизнь на нашей планете? Существует много теорий, предполагающих ответы на этот экзистенциальный вопрос, но при этом для исследователей на сегодняшний день неоспоримым является одно: решающую роль в этом глобальном процессе сыграли астрономические объекты, такие как метеориты и кометы. Но какой природы это были объекты, так и остается неизвестным до сих пор. Самое же главное заключается в том, что они могли принести с собой воду и важные биохимические молекулы.

Бомбардировка с глобальными последствиями: художественное представление молодой Земли под градом метеоритов. Иллюстрация: NASA / Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

Международная исследовательская группа в настоящее время предоставляет дополнительные доказательства того, что метеориты были вовлечены в процесс создание пригодной для жизни Земли еще до начала формирования земной жизни. Как подтверждают их исследования, метеориты из внешней солнечной системы привнесли в поздней фазе формирования нашей планеты в земную мантию воду, углерод и другие летучие вещества, причем в очень больших количествах.

Для проведения исследования, результаты которого были опубликованы в журнале Nature Geoscience, ученые во главе с Марией Изабель Варас-Реус из Тюбингенского университета и Жаном-Пьером Лораном из Нантского университета провели измерения изотопов химического элемента селена в каменистых породах мантии. И для этого ими был использован кардинально новый метод.

Следы из финальной фазы формирования Земли

Собственно говоря, селен никак не должен был обнаруживаться в земной мантии. «Этот элемент притягивается железом. Поэтому еще в ранней фазе истории нашей планеты селен влился в богатое железом ядро Земли ", - рассказывает Варас-Реус. Именно поэтому из мантии он должен был бы быть полностью «высосанным». «Предыдущие сигнатуры селена были полностью оттуда удалены». А это значит, что селен, который можно обнаружить сегодня в мантии, должен был быть добавлен в нее уже после окончательного формирования земного ядра. «Так сказать, это произошло уже в последний момент формирования Земли, после того, как сформировалась наша Луна», - говорит исследователь. Но точное время здесь определить весьма сложно, оно приходится где-то на период между 4,5 и 3,9 миллиардами лет назад.

Для текущего исследования группа испытателей отобрала образцы из коренных пород Земли, которые вышли на поверхность в результате тектонических процессов на плитах. В этих породах они и определяли изотопные сигнатуры селена. В качестве изотопов атомы одного и того же химического элемента имеют разную массу. «Измерения изотопов селена в высоких концентрациях были возможны уже на протяжении значительного времени, например, в образцах, взятых из рек», - объясняет Варас-Реус. - «Однако в каменистой породе концентрация селена оказалась очень низкой. Он имеет свойство растворяться при высоких температурах, кроме того, селен летуч. И это значительно затрудняло проведение измерений». Но новый метод сделал возможным и это.

Углеродистые хондриты

То, что метеориты добавляли различные вещества в земную мантию, ученые предполагали уже давно. «Но при этом считалось значительно более вероятным, что эту роль выполняли метеориты из внутренней солнечной системы», - говорит Варас-Реус. Поэтому исследователи были немало удивлены тем, что сигнатуры изотопов селена из мантийной породы нарисовали совсем другую картину: они точно соответствуют конкретному типу каменистых метеоритов из внешней солнечной системы.

Эти так называемые углеродистые хондриты происходят из областей, расположенных за поясом астероидов. Но что же еще принесли с собой эти космические обломки? Варас-Реус говорит: «По нашим расчетам, около 60 процентов существующей сегодня на Земле воды происходит именно из этого источника. И только лишь в этом случае на нашей планете могли образоваться океаны». Другие же летучие вещества из этих метеоритов, по словам ученых, способствовали созданию защитной атмосферы Земли. Таким образом, именно они могли создать условия, которые стали оптимальными для развития на Земле жизни в ее нынешнем виде.