Комети или вулкани - откъде се е появила водата на Земята?

Земята винаги е била за нас "синята планета". Древнитe седиментни скали и охладена лава предоставят безспорни доказателства, че течната вода е съществувала на земната повърхност поне от 3,8 милиарда години. Но откъде е дошла цялата тази вода в древните океани на Земята?

Пред Conversation геологът Балз Камбър (Balz Kamber), ръководител на факултета по геология и минералогия в дъблинския Тринити Колидж (Trinity College Dublin), отговаря на тази загадка. 

Геолозите продължават да спорят по две теории за произхода на водата. Едната предполага, че вероятно е дошла чрез астероиди и комети, разбили се на планетата. Проучванията през последните години обаче подкрепят другата теория, че водата винаги е присъствала в скалите на земната мантия и постепенно е излизала на повърхността чрез вулканите. 

^{Вулканът Кливлънд на Алеутските острови, заснет от Международната космическа станция, май 2006 г.}

^{източник: Wikipedia}

През 1974 г. учените откриват, че земната мантия съдържа много повече ценни метали, като например платина, отколкото се е очаквало. Тези елементи се съединяват естествено с желязото и затова голямат част от тях са издърпани в желязното ядро на планетата в нейната най-ранна история. 

Това води до идеята, че астероидите, удрящи се в Земята скоро след нейното буйно зараждане, са доставили и допълнителен пласт от материали. Тази "късна облицовка" може да включва не само ценни метали, но също и "летливи" субстанции, като въглерод и вода, за които е известно, че съществуват върху видове метеорити, наречени въглеродни хондрити (carbonaceous chondrite) заради присъствието в тях на многочислени хондри - сферични образувания.

Но проучване от януари 2017 г. показва, че тази теория не е вероятна. Изследването сочи, че видът рутений (един от онези метали, привличани от желязото) в земната мантия има различна атомна сигнатура от онзи, открит в повечето астероиди от външна слънчева система. Това предполага, че късната облицовка идва от вътрешна слънчева система, където волатилните субстанции са рядкост. И че тези астероиди не са основният източник на вода на Земята.

^{източник: ESA}

Това проучване се прибавя към друго, което предполага, че водата е била в изобилие на Земята преди пристигането на късната облицовка. Например, има различни доказателства, че най-старите земни минерали (циркона) са кристализирали от магмени източници, взаимодействайки си с течна вода. Тези минерали са стари между 4,1 и 4,3 милиарда години, а късната облицовка се смята, че е била доставена на Земята преди около 3,9 милиарда години. 

Нещо повече - един астероид може да носи вода, но това не означава непременно, че успешно ще я достави на Земята. Всъщност, учените вече смятат, че Земята вероятно е губила от масата си, отколкото да е получава нова, по време на на ранните бурни удари на астероиди - процес, известен като колизионна или ударна ерозия. Това все още е непроверена теория, но последно проучване на ударния кратер Съдбъри в Канада разкрива доказателство, че този сблъсък е изпарил повечето от пренасяния волатилен материал. Това означава, че още по-волатилните видове като водата, също са били изгубени в космоса при сблъсъка.

Последното доказателство, че океаните на нашата планета вероятно са се формирали много рано, е, че има повече хлор на Земята, отколкото е предполагано. Ранното наличие на течна вода на Земята би дало на хлора нещо, което да го разтваря и така да се предотврати загубата му в космоса. И накрая, за разлика от планетарните учени, геохимиците отдавна твърдят, че земните океани не произхождат от ледени комети, тъй като съдържат различно съотношение между изотопите на обикновения и тежкия водород. 

Всички тези доказателства говорят, че водата по повърхността на Земята или "течната хидросфера" всъщност е натрупана чрез газоотделяне от планетата. Водата е съхранявана в земната мантия под формата на хидроксилни групи (един водород и един кислород), хванати в минерали като рингудит. При топене на скалите от мантията водата се разтваря в магмата. С излизането на магмата на повърхността и охлаждането й налягането се намалява, освобождават се кристални форми и вода и се изхвърлят като пара чрез вулканите. 

Пионерна експериментална работа показва, че минералите на дълбочина 150-200 км могат да съдържат вода, но още по-скорошни експерименти, модели и сеизмични данни предполагат, че водата може също така да бъде открита и по-дълбоко - на 400-660 км. под повърхността. 

Необходимо е да се разбере, че водата също така може да бъде рециклирана обратно в мантията. Това означава, че има баланс между водата в океаните и тази, която се съхранява в мантията. Учените засега само могат да спекулират колко вода все още е "заключена" в тези големи дълбочини. 

Това, което учените знаят, е, че средното ниво на морската повърхност в сравнение със сушата продължава да бъде относително постоянно през почти 4-милиардното съществуване на планетата. Това предполага, че този постоянен кръговрат на водата, която излиза и се връща обратно в мантията, е спомогнал значително за поддържането на живота през цялото му съществуване на планетата. 

Още по темата

07/02/2017

Земята

Водата на нашата планета вероятно се е формирала дълбоко в нейната мантия

16/12/2016

Космос

Вода, вода навсякъде по планетата джудже Церера (видео)

16/02/2016

Космос

Какво установи досега мисията Розета за живота на кометите. Краят на проекта Philae (видео)

20/04/2015

Земята

"Малки стъклени перли" са участвали във формирането на планетите