Разгадана главная тайна Мирового океана: откуда на Земле взялась вода

Знаете ли вы, что вода в земных океанах — это вовсе не однородная субстанция? В её составе скрывается настоящая загадка происхождения нашей планеты, и ключ к её разгадке, возможно, прибыл к нам из глубин космоса на хвосте кометы.

Большинство молекул в океане — это знакомая всем H₂O. Однако существует и другая, "полутяжелая" вода, где один из атомов водорода заменен на дейтерий — его более тяжелый изотоп. Соотношение обычной и полутяжелой воды, известное как D/H, является уникальным химическим паспортом. Оно остается неизменным с момента появления воды на Земле, так как никакие глобальные процессы не могут его существенно изменить. Это и делает его главной уликой в деле о происхождении земных океанов.

Астрономы давно предполагают, что воду на нашу планету могли занести кометы. Однако данные долгое время были противоречивыми. Измерения соотношения D/H в большинстве изученных комет показывали значения выше, чем в земных океанах, что ставило под сомнение эту теорию. Но недавние исследования комет из облака Оорта и семейства Юпитера показали, что у некоторых из них это соотношение удивительно похоже на земное. Это вновь оживило интерес к космическим странницам как к потенциальным источникам жизни.

В центре внимания — наследница Галлея

Особый интерес для ученых представляют кометы, подобные знаменитой комете Галлея. К этому же типу относится и комета 12P/Понса-Брукса, которая стала объектом пристального изучения международной группой исследователей с помощью мощнейшего радиотелескопа ALMA (Atacama Large Millimeter Array). До сих пор никому не удавалось точно измерить соотношение D/H именно в кометах такого класса.

В апреле и мае 2024 года обсерватория ALMA провела уникальные наблюдения. В течение недели астрономы собирали данные о полутяжелой воде в коме (газовой оболочке) 12P/Понса-Брукса, а в течение одного дня был зарегистрирован мощный сигнал от обычной воды.

"Важно отметить, что это доказало, что как вода, так и полутяжёлая вода в коме образовывались путём сублимации из ядра, а не в результате химических реакций в самой коме".

Для чистоты эксперимента ученые использовали сложную модель переноса излучения, а также данные инфракрасного телескопа NASA, чтобы доказать, что скорость выделения воды и метанола оставалась стабильной. Это подтвердило, что вода испарялась прямо из ядра кометы, а значит, ее изотопный состав является исконным и не был изменен в космосе.

Новые данные и неожиданная теория

Одним из прорывов этой работы стало не только точное измерение, но и высокое пространственное разрешение данных ALMA. Впервые для кометы типа Галлея были получены карты распределения изотопов. Хотя это не повлияло на итоговое значение D/H, оно открывает новые возможности для изучения физики комет.

Полученные данные наводят на смелую гипотезу. Сравнение с другими типами комет показывает, что, несмотря на разные классификации, все они могли сформироваться в одном регионе молодой Солнечной системы — в пределах 10 астрономических единиц друг от друга.

"Отношения достаточно похожи, чтобы исследователи предположили, что кометы могли развиться в пределах 10 а. е. друг от друга в ранней Солнечной системе, по сути, делая только то, что произошло с ними позже, отличительным признаком между тем, что мы теперь рассматриваем как разные классы комет".

Таким образом, кометы — это не просто красивые небесные явления. Они являются древними архивными записями, хранящими тайны рождения нашей планетной системы. Они могли не только принести жизнь на Землю, но и рассказать, как всё начиналось. Хотя новое исследование отвечает на один важный вопрос, оно открывает дорогу для множества других, подчеркивая, что для разгадки всех тайн нам предстоит собрать еще много данных.