14 июн 2023 2 222

Соль из космоса: как астероид помогает понять происхождение воды на Земле

Ученые из Университета Аризоны обнаружили крошечные кристаллы соли в образце, привезенном на Землю японским космическим аппаратом Хаябуса. Это открытие свидетельствует, что жидкая вода может быть более распространена в солнечной системе, чем думали раньше. Также это подтверждает гипотезу, что большая часть воды на Земле могла прибыть сюда на астероидах во время ее формирования. Открытие, опубликованное в журнале Nature Astronomy, дает новый толчок гипотезе, что большая часть, если не вся вода на Земле могла попасть в виде астероидов во время бурного младенчества планеты.

Как нашли соль

Астероид Итокава, откуда был взят образец, относится к типу S, который составляет около 17% всех астероидов в солнечной системе. Эти астероиды обычно не содержат воду или гидратированные минералы, которые образуются при наличии воды. Поэтому ученые были удивлены, когда они обнаружили в образце мелкие квадратные кристаллы натрия хлорида, то есть обычной поваренной соли.

Фото астероида Итокава с камеры аппарата Хаябуса

Итокава — околоземный астероид в форме арахиса длиной около 600 метров и диаметром 230 метров, который, как полагают, откололся от гораздо более крупного родительского тела. Вполне возможно, что там могла скопиться замороженная вода и замороженный хлористый водород, и что естественный распад радиоактивных элементов и частые бомбардировки метеоритами в первые дни существования Солнечной системы могли обеспечить достаточно тепла для поддержания гидротермальных процессов с участием жидкой воды. В конечном счете, родительское тело могло поддаться ударам и разбиться на более мелкие фрагменты, что и привело к формированию Итокавы.

Ученые провели детальный анализ образца, используя метод электронной микроскопии и спектроскопии. Они доказали, что кристаллы соли образовались на родительском теле астероида, а не после его прибытия на Землю. Также они исключили возможность того, что соль могла быть частью первичного материала астероида.

Образец поваренной соли с космической «кухни» под электронным микроскопом

Кристаллы выглядят точно так же, как если бы вы взяли дома поваренную соль и поставили ее под электронный микроскоп

— Том Зега, профессор планетарных наук в Университете Аризоны

Откуда взялась вода на астероиде

Единственным объяснением для наличия соли в образце является то, что она образовалась при испарении жидкой воды из гидратированных минералов под действием высокой температуры. Это значит, что астероид Итокава или его родительское тело должны были содержать достаточное количество воды и пережить тепловой шок.

Ученые полагают, что вода могла появиться на астероиде из-за столкновения с другими астероидами или кометами, которые переносят воду и лед из более холодных регионов солнечной системы. Такие столкновения могли происходить часто в начальный период формирования планет.

Сегодня ученые в основном согласны, что Земля, наряду с другими каменистыми планетами, такими как Венера и Марс, образовалась во внутреннем регионе бурлящего облака газа и пыли вокруг молодого солнца, известного как солнечная туманность, где температуры были очень высоки — слишком высоки, чтобы водяной пар мог конденсироваться из газа

— Шаофан Че, постдок в Лунно-планетарной лаборатории Университета Аризоны

Поэтому большинство ученых считают, что вода на Земле появилась с астероидов или комет, которые бомбардировали нашу планету в течение миллиардов лет. Однако до сих пор неясно, какой тип астероидов или комет был основным источником воды. Некоторые исследования указывают на то, что это могли быть углеродистые астероиды типа C, которые содержат много органических соединений и льда. Однако новое открытие показывает, что астероиды типа S также могли доставлять воду на Землю.

Исследования подтверждают, что с помощью этого механизма можно доставить воды на несколько океанов. Если сейчас выяснится, что наиболее распространенные астероиды могут быть намного «влажнее», чем мы думали, это сделает гипотезу доставки воды астероидами еще более правдоподобной

— Том Зега.

Как открытие поможет понять происхождение воды на Земле

Открытие соли в образце астероида Итокава имеет большое значение для понимания происхождения воды на Земле. Во-первых, оно демонстрирует, что астероиды типа S могут содержать больше воды, чем думали раньше. Во-вторых, оно подтверждает, что жидкая вода могла существовать на этих астероидах при определенных условиях. В-третьих, оно позволяет сравнить химический состав воды на Земле и на астероидах.

Для этого ученые измеряют соотношение изотопов кислорода (разновидностей кислорода с разным количеством нейтронов) в образцах. Изотопный состав кислорода является своеобразным отпечатком пальца для разных источников воды. Если соотношение изотопов кислорода в воде на Земле и на астероидах будет совпадать, это будет указывать на то, что они имели общее происхождение.

Ученые планируют продолжать изучать образцы астероида Итокава и другие астероидные образцы, которые будут привезены на Землю другими миссиями. Также они надеются получить доступ к образцам комет, которые также могут нести информацию о происхождении воды на Земле.