Внесистемная жидкость
«Круговорот» воды в Галактике. Иллюстрация: Bill Saxton, NSF / AUI / NRAO

«Круговорот» воды в Галактике. Иллюстрация: Bill Saxton, NSF / AUI / NRAO

Вода на Земле и других планетах оказалась старше Солнечной системы, попав на их поверхность из открытого космического пространства

Примерно половина воды на поверхности планет и почти весь лед в недрах комет и других объектов Солнечной системы возникли не в пределах протопланетной туманности, где родились Солнце и другие небесные тела, а в межзвездном пространстве. Как показывают доли изотопов, вода на Земле старше, чем материя Солнца и породы в недрах всех остальных объектов нашей планетной системы примерно на миллион лет. Оба этих факта, как пишут авторы открытия в журнале Science, заметно улучшают наши шансы найти внеземную жизнь.

«Если бы вода формировалась только в пределах самой звездной системы, то число ее молекул и доли других важных химических веществ, необходимых для формирования жизни, было бы разным для всех существующих и открытых нами экзопланет. Но, так как они на самом деле напрямую получают часть льдов, насыщенных сложными органическими веществами, из межзвездного пространства, то можно говорить о том, что все молодые планетные системы получают доступ к этим "кирпичикам жизни"», — объясняет Илседора Кливс из университета штата Мичиган в Энн-Арборе (США).

Кливс и еще полдюжины астрономов из разных университетов Соединенных Штатов и Великобритании пришли к такому парадоксальному выводу после того, как попытались воспроизвести те химические процессы, которые происходили в первые минуты и часы жизни Солнечной системы.

По современным представлениям, туманность, в центре которой родилось Солнце, состояла по большей части из водорода и гелия, а также небольшого количества более тяжелых элементов, таких, как кислород, азот, кремний, углерод и прочие элементы, входящие в состав горных пород. Большая часть этого материала была поглощена будущим светилом, а его остатки превратились в тонкий и плоский диск из пыли и газа, где и родились Земля и другие планеты.

Комета Чурюмова-Герасименко. Фото: ESA

Тепло, ультрафиолетовое излучение, выделяемые новорожденным Солнцем, и его притяжение разогревали этот диск, «перемешивали» его и заставляли содержащиеся в нем элементы вступать в различные химические реакции, в ходе которых рождалась вода, аммиак, углеводороды и более сложные органические молекулы. Следы этих первичных реакций дожили и до сегодняшних дней — они сохранились в толще льдов в недрах комет и древнейших астероидов.

Эти реликты первых дней Солнечной системы представляют огромный интерес для астрономов и биологов, и их изучением заняты ведущие космические агентства мира. В ноябре этого года на поверхность кометы Чурюмова-Герасименко приземлится и изучит химический состав ее льдов европейский посадочный модуль «Фила». А в 2016 году к астероиду Бенну (1999 RQ36) для сбора образцов с его поверхности отправится американский зонд OSIRIS-REx. Сведения, которые получат эти аппараты, помогут ученым выяснить, что же на самом деле происходило во время рождения планетарной семьи Солнца.

Кливс и ее коллеги не стали ждать этих знаменательных событий и попытались раскрыть тайны формирования Солнечной системы, опираясь на некоторые общеизвестные и не вызывающие сомнений законы, управлявшие процессом рождения Земли и других планет и определявшие их химический состав.

Астрономам и геологам сегодня хорошо известно, что на скорость химических реакций в протопланетном облаке больше всего влияют два тесно взаимосвязанных параметра — температура среды и ее изотопный состав. Дело в том, что склонность разных атомов вступать в реакции часто зависит от их массы — чем она меньше, тем охотнее они соединяются с другими веществами. При этом, чем выше температура в той точке, где происходят химические взаимодействия, тем ярче проявляются эти различия в активности тяжелых и легких изотопов.

Эта особенность протопланетного диска превращает многие химические соединения, в том числе и воду, в своеобразный паспорт, позволяющий практически с абсолютной точностью вычислять то место, где они возникли в первые мгновения жизни Солнечной системы. Так, доля дейтерия, тяжелого изотопа водорода, в воде должна плавно расти по мере удаления от Солнца — чем дальше от светила, тем ниже температура в протопланетном диске и тем больше шансов было у дейтерия вступить в реакцию с кислородом и другими элементами.

Первые же попытки «прочитать» этот химический паспорт показали, что не все так просто. К примеру, в водах Земли и Марса, сформировавшихся в теплой части Солнечной системы, содержится аномально много дейтерия. Это говорит о том, что водные запасы этих планет были доставлены на их поверхность кометами или астероидами-хондритами, сформировавшимися на дальних подступах нашей планетной семьи.

Радиотелескопы проекта ALMA. Фото: ESO / NAOJ / NRAO

Эта дейтериевая аномалия, а также нестыковки в распределении изотопов других элементов, заставила авторов предположить, что вода в Солнечной системе могла происходить не из одного, а сразу из нескольких источников. Одним из них была первичная материя протопланетной туманности, а другим — скопления льда и пыли в межзвездном пространстве, которые протопланетный диск и формирующиеся планеты могли захватывать в то время, когда рождающаяся Солнечная система пролетала сквозь них.

На такую идею, как отмечают сами ученые, их натолкнули наблюдения за новорожденной парой из почти полных двойников Солнца, двойной звездой IRAS 16293-2422, расположенной в созвездии Змееносца на расстоянии в 400 световых лет от нашей планеты. В окрестностях этой звездной системы радиотелескоп ALMA в 2012 году обнаружил большие скопления межзвездного льда, доля дейтерия в котором была на несколько порядков выше, чем в воде на Земле и на других небесных телах.

Группа Кливс использовала известные нам сведения о химическом составе облака-прародителя Солнца, а также данные, собранные во время наблюдений за IRAS 16293-2422, для разработки компьютерной модели, описывающей процесс рождения Солнечной системы. Эта модель помогла им проверить, формировались ли водные запасы нашей планетной семьи в изоляции от всей остальной Вселенной или же в этот процесс вмешивалась межзвездная среда.

«Мы позволили этому супу из простейших элементов эволюционировать, в химическом смысле этого слова, на протяжении примерно миллиона лет, что является типичным временем жизни для протопланетного диска. Оказалось, что химические процессы, протекавшие внутри него, крайне плохо справлялись с производством тяжелой воды, как в близких к светилу, так и в дальних частях Солнечной системы. Это означает, что протопланетный диск не породил эту воду, а унаследовал ее из внешних источников. И поэтому мы можем говорить о том, что часть воды на Земле и на других планетах древнее, чем само Солнце», — добавляет Эдвин Бергин, другой автор статьи из университета Мичигана.

По расчетам астрономов, от трети до половины воды в современной Солнечной системе обязано своим происхождением межзвездным скоплениям льда и пыли, подобным тем, которые были найдены рядом с IRAS 16293-2422. Таким образом, примерно 60% воды в океанах Земли попали в них напрямую из космоса, а самые удаленные от Солнца кометы, как считают Кливс и ее коллеги, могут практически полностью состоять изо льда, захваченного «зародышем» Солнечной системы из межзвездной среды за миллион лет до появления светила и планет.

«Если все остальные планетные семьи возникли примерно так же, как Солнечная система, то это означает, что вода является постоянным участником в процессе формирования планет. На текущий момент орбитальный телескоп "Кеплер" обнаружил около тысячи экзопланет, в существовании которых никто не сомневается. Широкая доступность воды во время их рождения позволяет надеяться на то, что жизнь встречается во всех уголках Галактики», — заключает Кливс.

Рейдом по джихаду Далее в рубрике Рейдом по джихадуВ Лондоне по подозрению в терроризме задержаны девять членов радикальной исламской организации «Аль-Мухаджирун», в том числе и ее лидер, известный исламский проповедник Анхем Худари Читайте в рубрике «Наука и технологии» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»Сооснователь IT-гиганта представил в Технопарке МФТИ настоящий гоночный болид «Формулы-1» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»

Комментарии

26 сентября 2014, 11:53
Чем больше читаешь астрономические материалы, тем больше понимаешь, что мы действительно живем в Эдеме, который заботливый Создатель расположил на перефирии галактики, в пространстве с четкой теспературой и всеми необходимыми условиями для жизни. И вот наша Земля зацвела!! Ее надо беречь, а всякие бананоеды разжигают конфликты и травят родную планету радиацией((
26 сентября 2014, 13:06
Вот вот, многие космос ставят в противовес религии,а ведь если вдуматься он наоборот указывает на наличие божества, который в этом хаосе сделал для человечества маленький оазис,дал возможность развиваться,мыслить и творить.
26 сентября 2014, 13:27
И зачем-то создал еще миллиарды ненужных планет.
БРЕД
27 сентября 2014, 11:33
Не нужных? Да если бы не поразительные просторы космоса мы- люди,давно уже перебили друг друга в войнах. А так у нас есть надежда переселиться вместе на другую планету без жестокого кровопролития за ресурсы и безвыходности того,что мы погибнем вместе с планетой.
28 сентября 2014, 14:39
Именно вот такие вот идиотские мысли и приводят к тому что мы перестаем ценить свою планету. Но все это утопия. Земля - это наш общий и единственный Дом!
28 сентября 2014, 20:58
Алчность и корысть людей привели к тому,что мы не ценим свою планету, а другие миры нам дают надежду,что мы поселимся на другой планете и не будем такими же идиотами там...
26 сентября 2014, 18:29
Да, только божество это - не еврейский дед на облаке, а глобальное живое существо с многомиллиардной историей существования, по сути космос и есть тело Бога!
28 сентября 2014, 14:37
Все зло исходит из США. Не было бы их - все жили бы тихо-мирно, на взаимовыгодных отношениях, на мой взгляд.
28 сентября 2014, 17:32
Вклад США в мировую науку трудно переоценить (около 40%).
Взять даже банальный инсулин. Если бы не США, все больные сахарным диабетом не имели бы шансов на жизнь. На данный момент это 400 миллионов человек.
Тот, кто говорит, что США - это "все зло" у того нет либо сердца либо мозгов.
30 сентября 2014, 13:04
Вообще-то сами американцы вывели у себя статистику, что 60% всех изобретений, новейших разработок, открытий в науке, медицине, промышленности, не говоря уж о космосе в 20 веке сделали русские, выходцы русских и иммигранты из СССР. Так что, на самом то деле, без участия России они ничто...
30 сентября 2014, 23:47
Я вижу вы сейчас прибываете в мире грез про "великую расею". Не буду вам мешать улыбка
30 сентября 2014, 23:58
Саша отвянь от русских людей, вернись на Йяхху и общайся со своими американскими земляками
Вернись на мейлру и общайся со своими ватными друзьями.
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
История, политика и наука с её дронами-убийцами
Читайте ежедневные материалы на гуманитарные темы. Подпишитесь на «Русскую планету» в соцсетях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»