Происхождение земной воды десятилетиями считалось почти решённой загадкой. Учёные полагали, что океаны сформировались благодаря астероидам и кометам, обрушившимся на молодую Землю миллиарды лет назад. Однако новое исследование лунных пород заставляет пересмотреть эту картину. Об этом сообщает журнал Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Классическая версия происхождения земной воды связывала её появление с поздней интенсивной бомбардировкой — периодом между 4,1 и 3,8 миллиарда лет назад, когда столкновения в Солнечной системе происходили особенно часто.
Считалось, что внутренняя часть Солнечной системы была слишком горячей, чтобы удержать летучие вещества, поэтому вода должна была быть доставлена извне — астероидами и кометами. Однако анализ образцов Луны, доставленных миссиями "Аполлон", показал, что этот механизм мог сыграть лишь второстепенную роль.
В отличие от Земли, где тектоника плит и эрозия давно стерли следы древних катастроф, Луна практически не менялась на протяжении миллиардов лет. Отсутствие атмосферы и геологической активности превратило её поверхность в своеобразный архив столкновений. Именно поэтому лунные образцы стали ключом к проверке гипотезы о доставке воды.
В течение десятилетий исследователи изучали реголит и породы Луны, чтобы восстановить историю метеоритной бомбардировки и её последствия, а также лучше понять, какие ресурсы могут быть доступны при будущих исследованиях и создании лунных станций.
Команда учёных под руководством Тони Гаргано из Лунного и планетарного института USRA и Университета Нью-Мексико применила высокоточную тройную изотопную систему кислорода. В отличие от традиционного анализа сидерофильных элементов, характерных для метеоритов, этот метод позволяет отделить вклад ударного материала от эффектов испарения, возникающих при столкновениях.
Исследование показало, что как минимум около 1% массы лунного реголита состоит из вещества ударного происхождения, вероятно углеродистых метеоритов, частично испарившихся при падении.
"Лунный реголит — одно из редких мест, где мы всё ещё можем интерпретировать интегрированную по времени запись того, что сталкивалось с окрестностями Земли на протяжении миллиардов лет", — пояснил Тони Гаргано.
На основе полученных данных исследователи установили верхний предел количества воды, доставленной в систему Земля-Луна во время поздней интенсивной бомбардировки. Даже при самых оптимистичных оценках этот объём оказался ничтожно малым по сравнению с тем, что сегодня присутствует на Земле. Хотя вода составляет лишь около 0,023% массы нашей планеты, в абсолютных величинах это примерно 1,46x10²¹ килограммов. Новые расчёты показывают, что метеориты могли внести лишь малую долю этого количества и вряд ли были основным источником земных океанов.
"Наши результаты не говорят о том, что метеориты не доставляли воду. Они показывают, что поздние столкновения крайне маловероятно могли быть главным источником океанов Земли", — отметил соавтор исследования Джастин Саймон из подразделения ARES НАСА.
Сегодня основная часть лунной воды сосредоточена в постоянно затенённых областях полярных регионов. Именно поэтому ведущие космические агентства планируют создание обитаемых баз в районе бассейна Южный полюс — Эйткен. Доступ к водяному льду критически важен для длительного присутствия человека, обеспечивая питьевую воду, защиту от радиации и производство топлива.
Эти планы напрямую связаны с тем, как формировались и сохранялись ресурсы в системе Земля-Луна, что делает исследования происхождения воды особенно важными для понимания будущего освоения Луны.
Парадоксально, но даже небольшое количество воды, доставленное ударами, могло сыграть ключевую роль в формировании полярных запасов и тем самым повлиять на перспективы лунных миссий. Как подчёркивают исследователи, ценность лунных образцов заключается в том, что они дают редкую возможность проверять теории происхождения воды и обитаемости планет на основе реального вещества, а не только косвенных наблюдений.