Происхождение воды на Земле остается загадкой. Имеются различные гипотезы, объясняющие ее появление и множество свидетельств в поддержку каждой. Но, как показывает недавнее исследование, в протопланетных дисках вода имеется в изобилии, и молодые звездные системы используют ее в процессе формирования. Доказательства этого были найдены в составе тяжелой воды Земли.
Формирование звездной системы начинается с огромного молекулярного облака. В основном оно состоит из водорода, а также гелия, кислорода и углерода, крошечных силикатных гранул и углеродистой пыли. Астрономы из Италии и Китая исследовали историю возникновения воды в Солнечной системе и изложили свои выводы, пишет Universe Today.
Выйти на новый уровень: как стартапу заявить о себе и масштабировать бизнес
«Скорее всего, Земля получила свою воду преимущественно от планетизмалей, предшественников астероидов и планет, сформировавших Землю, а не от комет, которые бомбардировали ее», — к такому выводу приходят авторы статьи.
Когда кислород в облаке сталкивается с частицами пыли, они замерзают вместе. В ходе реакции с более легкими молекулами водорода в облаке образуется водяной лед двух типов: обычная замерзшая вода и тяжелая, содержащая дейтерий, стабильный изотоп водорода. В ядре дейтерия один протон и один нейтрон. Это отличает его от «обычного» водорода, или протия. У протия тоже есть протон, но нет нейтрона. Оба этих изотопа стабильны и сохраняются до наших дней, и оба могут сочетаться с кислородом, образуя воду.
Этап, когда водяной лед образует оболочку из частиц пыли, авторы называют холодной фазой, первым шагом в процессе возникновения воды на планете. Затем гравитация начинает постепенно объединять комки вещества в протозвезду. Часть ее гравитации преобразуется в тепло, и на расстоянии одной астрономической единицы от центра облака температура пыли и газа достигает 100 Кельвинов.
100 К — это всего -173 градусов по Цельсию, но с химической точки зрения этого достаточно, чтобы запустить процессы сублимации и изменить фазу воды с жидкой на газообразную. В центре протозвезды вода становится самой часто встречающейся молекулой, и обычно воды там в 10 тысяч раз больше, чем в океанах Земли. Это второй этап.
В результате вращения протозвезды окружающие ее газ и пыль образуют протопланетный диск. Внутри него находится все, что потом станет звездной системой. Диск остается холодным, чем дальше от центра, тем холоднее. То, что происходит дальше, самое важное, по мнению авторов статьи.
Водяной лед снова конденсируется в самых холодных регионах протопланетного диска. Тот же состав крупиц пыли снова покрыт льдом. Но теперь молекулы воды в покрове хранят историю воды этой звездной системы. И когда из вещества диска образуются планеты и луны, там уже есть крошечные частицы пыли и замерзшие молекулы воды.
Изучая воду Земли, астрономы могут заглянуть в прошлое, на 4,5 млрд лет назад, и понять, каково соотношение тяжелой воды к обычной. Узнав его, можно сделать вывод, в каких условиях формировались изотопы воды, какой объем воды из протопланетного диска достиг в итоге Земли. Результаты исследования указывают, что от 1% до 50% воды на Земле появилось в первой фазе рождения Солнечной системы.
Разброс большой, и в дальнейшем ученые рассчитывают прийти к более точным результатам.
Ученые из Университета Кембриджа открыли новую фазу воды. Они обнаружили, что двухмерный слой воды проявляет свойства не твердого и не жидкого тела, а также становится проводящим при высоком давлении.
По информации https://hightech.plus/2022/12/20/uchenie-ustanovili-proishozhdenie-i-vozrast-vodi-na-zemle
Обозрение "Terra & Comp".
