Образование Луны доставило воду на Землю

Новое исследование объясняет, как Земля стала обитаемой планетой

Земля, наблюдаемая с поверхности Луны (стоковое изображение; элементы этого изображения предоставлены НАСА).

Земля уникальна в нашей солнечной системе: это единственная планета земной группы с большим количеством воды и относительно большой луной, которая стабилизирует ось Земли. Оба элемента необходимы для развития жизни.

Планетологи из Мюнстерского университета (Германия) впервые смогли показать, что вода пришла на Землю с образованием Луны около 4,4 миллиарда лет назад. Луна образовалась, когда на Землю попало тело размером с Марс, также называемое Тея. До сих пор ученые предполагали, что Тея возникла во внутренней солнечной системе у Земли. Тем не менее, исследователи из Мюнстера теперь могут показать, что Тея происходит из внешней солнечной системы и принесла большое количество воды на Землю. Результаты опубликованы в текущем номере Nature Astronomy.

Из внешней во внутреннюю солнечную систему

Земля образовалась в «сухой» внутренней солнечной системе, и поэтому несколько удивительно, что на ней есть вода. Чтобы понять, почему это так, мы должны вернуться в то время, когда Солнечная система образовалась около 4,5 миллиардов лет назад. Из более ранних исследований нам известно, что солнечная система стала структурированной так, что «сухие» материалы были отделены от «влажных»: так называемые «углеродистые» метеориты, которые относительно богаты водой, приходят из внешней солнечной системы тогда как более сухие «неуглеродистые» метеориты - из внутренней солнечной системы. Хотя предыдущие исследования показали, что углеродистые материалы, вероятно, были ответственны за доставку воды на Землю, но оставалось неизвестным, когда и как этот углеродистый материал - и, следовательно, вода - попали на нашу планету.

"Мы использовали изотопы молибдена для ответа на этот вопрос. Изотопы молибдена позволяют нам четко различать углеродистые и неуглеродистые материалы и, как таковые представляют собой "генетический отпечаток" материала внешней и внутренней солнечной системы", - объясняет доктор Геррит Будде из Института Планетологии в Мюнстере и ведущего автора исследования.

Измерения, проведенные исследователями из Мюнстера, показывают, что изотопный состав молибдена Земли расположен между углеродистыми и неуглеродистыми метеоритами, демонстрируя, что часть молибдена Земли произошла во внешней солнечной системе. В этом контексте химические свойства молибдена играют ключевую роль, поскольку, так как он является железоподобным элементом, его большая часть находится в ядре Земли.

"Молибден, который доступен сегодня в мантии Земли, следовательно, происходит из поздних стадий формирования планеты, в то время как молибден из более ранних фаз находится полностью в ядре", - объясняет доктор Кристоф Буркхардт, второй автор исследования. Таким образом, результаты ученых впервые показывают, что углеродистый материал из внешней солнечной системы прибыл на Землю позднее.

Но ученые идут еще дальше. Они показывают, что большую часть молибдена в мантии Земли обеспечивала протопланета Тейя, столкновение которой с Землей 4,4 миллиарда лет назад привело к образованию Луны. Однако, поскольку большая часть молибдена в мантии Земли происходит из внешней солнечной системы, это означает, что сама Тея также произошла во внешней солнечной системе. По словам ученых, в результате столкновения было получено достаточно углеродистого материала для учета всего количества воды на Земле.

"Наш подход уникален, потому что впервые он позволяет нам связать происхождение воды на Земле с образованием Луны. Проще говоря, без Луны, вероятно, не было бы жизни на Земле", - говорит Торстен. Кляйн, профессор планетологии в Мюнстерском университете.

Источник