Как водата удря земята. Хипотези за образуването на хидросферата

Астрономи от френския университет в Бордо - Шон Реймънд - и бразилския университет в Сао Пауло Хулио де Мескита Фильо - Андре Исидоро - са описали вероятния механизъм за появата на вода на нашата планета. Учените публикуваха своите изследвания в изданието Icarus. Освен това Реймънд говори за изследването в своя блог.

Учените смятат, че водата на нашата планета и небесните тела на астероидния пояс между орбитите на Юпитер и Марс имат общ произход, който се свързва преди всичко с образуването на газови гиганти в Слънчевата система.

Три четвърти земната повърхностпокрити с океани, но в същото време водата, която е на повърхността, заема само една четирихилядна част обща масаЗемята. Водата присъства както в ядрото, така и в мантията на планетата. Учените не знаят колко има, но предполагат, че е около десет пъти повече, отколкото на повърхността.

По този начин, казват експертите, на Земята има малко вода, а също така има малко от нея на Меркурий, Луната, Марс и Венера. Вероятно е имало повече вода на Марс и Венера преди. Основният резервоар с вода в орбитата на Юпитер е астероидният пояс.

Ядрото на вътрешната част на пояса (приблизително 2-2,3 астрономически единици от Слънцето) се състои от скални астероиди от клас S, докато външната част е доминирана от въглеродни астероиди от клас C. Въглеродните астероиди имат повече вода, отколкото скалисти астероиди (водата в астероидите от клас С е около 10 процента).

Според учените произходът на водата може да бъде определен чрез провеждане на изотопен анализ на водород, който се съдържа във водата на различни видове небесни обекти. В допълнение към водорода с ядро от един протон (протиум), в природата понякога се среща водород с ядро с неутрон и протон (деутерий), а много рядко водород с ядро с два неутрона и протон (тритий).

Изотопният анализ може да разкрие някои характеристики. Слънцето и газовите гиганти се характеризират със съотношението тритий и деутерий, което е с няколко порядъка по -ниско от това на нашата планета. В същото време астероидите от клас C имат практически същия индекс като Земята. По този начин той може да показва общия произход на водата.

Съотношението на протий към деутерий в кометите в облака на Оорт е приблизително два пъти по-голямо от това на нашата планета. В орбитата на Юпитер има три комети с подобни параметри, но има и комета, която има тази цифра 3,5 пъти по-висока. Това може да означава, че водата на тези комети може да има различен произход и само част от тази вода се е образувала по същия начин, както на нашата планета.

Планетите се образуват в гигантски дискове от газ и прах около млади звезди. Тъй като колкото по -близо до Слънцето, толкова по -горещо, тогава се формират планети, богати на желязо и силиций. Колкото по -далеч от светилото, толкова по -студени са небесните тела, които могат да възникнат от водни пари. Нашата планета се е образувала в онази част от газово-праховия диск, където са възникнали каменисти небесни тела, лишени от вода. По този начин е вероятно водата да е дошла на Земята отвън.

В същото време има много разлики между астероидите от клас S и C, така че те не могат да се образуват близо един до друг. В допълнение, границата, отвъд която се образува лед небесни тела, в процеса на еволюция Слънчева системапериодично се мести и в този процес главна роля играеше планетата Юпитер.

Според учените процесът на образуване на Сатурн и Юпитер е протичал на няколко етапа. Първоначално те бяха солидни небесни обекти, чието тегло е няколко пъти по -голямо от масата съвременна земя... По -късно те започнаха да улавят газ от протопланетарния диск. Това доведе до рязко увеличаване на размера и масата на планетите и гигантите започнаха да разчистват място за себе си в протопланетарния диск.

Сатурн и Юпитер бяха заобиколени от малки планетизимали - предшественици на протопланети. С нарастването на Сатурн и Юпитер орбитите им се разтегнаха, прекосиха вътрешната зона на Слънчевата система и се отдалечиха от слънцето. В същото време гигантите привличат газ от протопланетарния диск, в резултат на което според симулацията орбитите на планетезималите са коригирани за Юпитери и са преместени там, където в момента се намира астероидният пояс.

Образуването на Сатурн се случи по -късно от Юпитер и появата му предизвика нова миграция на планетезимали, но незначителна. Въз основа на това изследователите предполагат, че астероиди клас С се появяват в пояса на границите на орбитата на гиганта след края на формирането на Сатурн и Юпитер. В този случай част от планетезималите биха могли да се преместят на орбитата на Нептун.

Според предположенията на изследователите водата е стигнала до Земята по време на формирането на астероидния пояс поради планетезимали от определен тип (по-точно астероиди от клас C) с нестабилни и много удължени орбити, които пресичат земната траектория. И основното потвърждение на това е изотопният анализ на водорода.

С образуването на Сатурн и Юпитер и изчезването на протопланетния диск доставката на вода до нашата планета е почти завършена. Така хипотезата, която обяснява малкия размер на Червената планета чрез придвижване дълбоко в слънчевата система на Юпитер, се свързва с механизма на обогатяване на Земята с вода. Появата на вода във вътрешната слънчева система (както в астероидния пояс, така и на скалистите планети), както се оказа, е само страничен ефект от растежа на газовите гиганти Сатурн и Юпитер.

Не са намерени свързани връзки

Има няколко коренно различни предположения, които са разделили умовете на учените в два лагера, някои са привърженици на метеоричния или „студен“ произход на земята, докато други, напротив, доказват „горещия“ произход на планетата. Първите смятат, че Земята първоначално е била голям твърд студен метеорит, докато вторите твърдят, че планетата е била гореща и изключително суха. Единственият неоспорим факт е, че такъв жизненоважен елемент като водата се е появил на Земята на етапа на формирането на синята планета, тоест много преди това.

Хипотезата за "студения" произход на планетата

Според хипотезата за "студен" произход Земятав началото на съществуването си беше студено. По -късно, благодарение на разпадането на вътрешността на планетата, те започнаха да се затоплят, което стана причина за вулканична дейност. Изригващата лава изнасяла различни газове и водни пари на повърхността. Впоследствие, с постепенното охлаждане на атмосферата, част от водната пара се кондензира, което доведе до огромно количество валежи. Непрекъснатите дъждове през хилядолетията в началния етап на формирането на планетата се превърнаха в източник на вода, която изпълни океанските депресии и образува Световния океан.

Хипотезата за „горещия“ произход на планетата

Повечето учени, които излагат хипотезата за "горещия" произход на Земята, по никакъв начин не свързват появата на вода на планетата с. Учените предполагат, че структурата на планетата Земя първоначално съдържа водородни слоеве, които по -късно влизат в химическа реакция с кислорода, който се намира в земната мантия в началния етап на формиране. Резултатът от това взаимодействие беше външният вид голямо количествовода на планетата.

Въпреки това някои учени не изключват участието на астероиди и комети в създаването на водно пространство на огромна територия на земята. Те предполагат, че благодарение на непрекъснатите атаки от големи комети и астероиди, които носеха запаси от вода под формата на течност, лед и пара, се появиха огромни водни пространства, запълващи по-голямата част от планетата Земя.

По всяко време хората искаха да знаят как се е образувала планетата Земя. Въпреки факта, че има много хипотези, въпросът за произхода на водата на нашата планета все още е отворен.

Животът на целия живот на Земята зависи от така необходимата прозрачна течност, но в същото време никой не знае със сигурност откъде идва водата и как се е появила на нашата планета. Някои надежди са вдъхновени от последните открития, потвърждаващи наличието на вода под една или друга форма на много други небесни тела. Това дава малка надежда, че не сме сами във Вселената.

Защо човек се нуждае от вода?

Дневната нужда на възрастен във вода е ~ 2 литра:

Течността е от съществено значение за нормалното протичане на метаболитните процеси.
Отчасти благодарение на водата, кръвният поток и запасите от течности в клетките и междуклетъчните пространства се попълват.
Той е от съществено значение за регулиране на електролитния баланс. Нарушенията му могат да доведат до прекратяване на провеждането на нервните импулси.
Без течност обикновеният човек няма да живее повече от няколко дни.

Всичко това кара човек да мисли, че на планетата няма толкова много питейна вода.

Повечето от тях са морска вода , наличието на сол в състава му изключва възможността за утоляване на жаждата. И това е, когато вземете предвид това животворни не само за хората, но и за всички представители на флората и фауната.

Откъде дойде водата?

По свой начин химичен съставводата е комбинация от кислород и водород ... Във Вселената има много водородни атоми, защото всички звезди са нейните „ковачници“. С кислорода вече е малко по -трудно, но беше на нашата планета конкретно, почти от първите дни. Остава само да изчакаме комбинацията от два елемента в нещо уникално и напълно ново, но когато предстоят милиарди години, можете да изчакате малко.

Учените все още не могат да разберат естеството на топлинния капацитет и топлопреноса на водата. Според всички закони на химията това вещество трябваше да има напълно различни показатели.

Може би това е нивото на нашите познания, а може би ситуацията е много по-интересна. Но днес можем да кажем уверено за водата следваща:

Има вода не само на Земята, но и в много други кътчета на Вселената.
Образува се в резултат на комбинацията от водород и кислород в пропорции 2 към 1.
Водата се намира както на планети, така и на астероиди и комети.
Тя дори присъства в отворено пространство... Най -често се срещат в твърда форма.

Откъде идва водата на земята?

Има две противоположни теории относно появата на водата на нашата родна планета:

Наземен произход на водата	Извънземен произход на водата
Появи се поради контакта на водород и кислород, освободен от магмата.	Водата се внася от бомбардирането на милиони комети и астероиди.
Формира се през първите няколкостотин милиона години от формирането на планетата.	Възникна поради привличането на фино диспергиран прах, съдържащ вода, разпръсната в космоса.
Съществуването и циркулацията на водата се поддържаха чрез промяна на орбитата и неравномерно осветление.	Всичко това се случи след завършването на формирането на Земята, което може да обясни тектонските особености.
Потвърдено от последните изследвания.	На този моментняма доказателства, само хипотези.

Никой не може да сложи край на този спор, нашите представи за света около нас все още са до голяма степен фрагментирани. Но първата теория изглежда най -обещаваща.

Наземен произход на водата

Днес със сигурност знаем, че Земята не е уникална по отношение на наличието на вода. В същите комети и метеорити би трябвало по някакъв начин да се е образувала H2O. Това означава, че механизмът за производство на вода във Вселената съществува, което допълва списъка на поддръжниците на теорията за земния произход на водата.

Човечеството безопасно е изследвало Лунатаи не намери следи от вода там... И това е на най-близкия спътник, който според астрономическите стандарти е „на един хвърлей“. Някои селективни комети и метеорити, водата е донесена на Земята, но не и на Луната. Може да се констатира, че Луната няма собствена атмосфера, но почти пълното отсъствие на атмосферата на Марс не попречи на съществуването на цели „ледени шапки“ на полюсите му.

Какво можем да кажем за броя на небесните тела, необходими, за да "напълним" Земята с цялата вода, която сега е върху нея. В допълнение, това по никакъв начин не обяснява защо по -голямата част от водата е солена и само малка част е прясна ( статистически 3% пресни и 97% солени).

Но ако H2O се е образувал на Земята в резултат на веригата химична реакция, може да се разгледат няколко отговора на този въпрос.

Откъде идва водата във водопровода?

Но по -често се притесняваме от по -належащи проблеми от естеството на произхода на водата. Много по-интересно как влиза в крановете нии след това "мигрира" към чайници и тенджери.

Според разработените хигиенни стандарти съществуват:

Резервоар, от който се взема вода за нуждите на населението.
Редица съоръжения за прием на вода, които приемат и филтрират течност.
Разширена система за водоснабдяване. Самите тръби, през които течността се влива в домовете ни.

Качеството на водата се следи редовно, като се спазват ГОСТ и други стандарти. Това е просто качеството на водопроводните тръби е лошо.

Дори ако водата „на входа“ в системата е била идеално чиста, „на изхода“ не винаги е подходяща за консумация. Ето защо по -добре е да филтрирате и сварите чешмяна вода.

Някои обичат да утаяват, замразяват и други сложни филтрационни системи. Ако бяхме някъде в Нигерия, такива предпазни мерки биха имали право да съществуват. Но в постсъветското пространство водата от тръбопровода не е толкова лоша.

Откъде дойде водата?

Съществуването на вода на нашата планета се осигурява от:

Трудно изменение на климата.
Количеството топлина, което повърхността получава, е различно.
Изпаряване и кондензация на течността.
Наличието на Слънцето, което осигурява потока от водород.
Освобождаване на кислород от магмата и сливането му с водород.

Ако разгледаме въпроса от леко земна гледна точка:

Водата се доставя в апартаменти и къщи по тръби.
В тях се дава под налягане от водоприемни съоръжения.
Водата също се филтрира там.
И се взема от най -близкия резервоар - река, езеро, язовир.

Но е важно не само да знаете откъде идва водата, но и да поддържате нормалния водно-солев баланс на собственото си тяло.

Някои от въпросите всъщност са по -сложни, отколкото изглежда на пръв поглед. Научно, не много хора ще могат да обяснят откъде идва водата. Сега знаете, че тази течност не идва просто от чешмата.

Видео за произхода на водата на Земята

Когато Земята се появи, тя беше твърде гореща за вода. Но откъде се взе тя тогава? Две нови проучвания разкриват как Юпитер играе роля.

Човечеството съществува, защото е имало истински взрив. И повече от веднъж. В часовете на раждане на Слънчевата система праховите частици първо образуват малки парчета, а след това големи астероиди. Масивни тела непрекъснато се сливали помежду си и се разтапяли в ново тяло. В крайна сметка останаха само няколко планетарни отломки, които постепенно разчистиха пътя си около слънцето. Така се е появила Земята преди 4,5 милиарда години.

Тази теория за произхода на Земята е научен компромис. Само той не отговаря на всички въпроси. Откъде дойде водата на синята планета? В края на краищата изследователите са единодушни в мнението, че когато се е образувала Земята, тя е била твърде гореща за молекулите на водата. Има няколко теории за произхода му.

Две подходящи проучвания едновременно насърчават едно от най-новите теории, според който Юпитер изигра една от главните роли. Водата и други течни вещества са донесени на Земята не по начина, по който са мислили за това по -рано, на по -късен етап с помощта на комети и астероиди и вече на първия етап от появата на планетата.

В началото имаше жега

Когато настъпи космическата бомбардировка, температурата в Слънчевата система беше толкова висока, че водата съществуваше само под формата на газ. Но младите, неоформени планети не можеха да приемат този газ. Вместо това силен слънчев вятър го отнесе в дълбините космическо пространство... Едва по -късно жизненоважното химично съединение Н20 се върна от външната, студена слънчева система. Кога? И как?

Изследванията на учените Марио Фишер-Гьоде и Торстен Клайн от университета в Мюнстер показват, че странното движение на планетата Юпитер през първия милион години на Слънчевата система е върнало водата на Земята. Тези данни противоречат на широко разпространената теория, според която водата е попаднала на Земята едва в последната фаза от произхода на Земята преди 4,4-3,9 милиарда години с помощта на метеорити и астероиди. Основният им аргумент е редкият елемент Рутений.

Материалът има специални свойства. Тя гравитира към желязото, сидерофилна, както казват изследователите, и следователно в ранните етапи на възникването на планетата в по-голямата си част е потънала до ядрото, което съдържа желязо. Но рутений се намира и в слоевете на земната кора и мантията. Идеален за Фишер-Геде и Клайн, защото по този начин те знаят какво да разкажат за най-новата история на Земята.

Скитащ Юпитер

Наземният рутений има специфичен състав. Състои се от атоми с различен брой неутрони, изотопи и по този начин притежава един вид химически пръстов отпечатък, който екипът може да сравни с рутений от млади метеорити.

В зависимост от произхода на метеоритите, които са останки от младата Слънчева система, съставът на техния рутений също се различава. Кометите, съдържащи вода от външната Слънчева система, имат различен пръстов отпечатък от сухите метеорити от вътрешната Слънчева система. Произходът на мантията от последния етап от появата на Земята може да се обясни с това.

Резултатите от изследването на Фишер-Геде показват, че мантията идва от метеорити от семейство енстатитни хондрити. Богатите на вода обекти от външната слънчева система изглежда не са се срутили.

„Тъй като можем да изключим, че водата е пристигнала на Земята с метеоритите, това се е случило точно преди това“, казва Торстен Клайн. Неговото изследване обосновава модела „Big Pivot“, който е създаден само преди няколко години.

Според този модел младият Юпитер се отнесе към вътрешната Слънчева система поради ефекта на газовата обвивка на планетата. Когато Сатурн по-късно се появи, той отново беше изтеглен навън в днешната орбита. Докато газов гигантна връщане той избута скалист материал към Слънцето, хвърли метеорити и вода от външната слънчева система към Земята. „Така в определено време много метеори, съдържащи вода, влязоха в Земята“, казва Клайн. И това се случи доста рано в историята на Земята.

Безводните метеорити оформиха Земята

Друго проучване на Никълъс Дауфас от Чикагския университет подкрепи изследователите в тяхната теория. Американският изследовател също се обърна към идеята за рутений и я приложи едновременно към няколко елемента. Всички те се появяват както на Земята, така и в метеорити. За разлика от немските учени, той не тества своите предположения върху реални космически елементи, а разработи на базата на налични изследвания математически модел за произхода на земния материал. Според него Земята е възникнала в две фази. На първия етап строителни материалиобразува някои богати на вода метеорити от външната слънчева система - около една десета от тогавашната маса на Земята - и безводни енстатитни хондрити. На втория етап вече нямаше богати на вода метеорити, а само енстатитни хондрити бяха изпратени на Земята.

Няма данни за комети

Проблемът е, че всички учени са изследвали само метеорити, тоест небесни тела, паднали на Земята. „Ние приемаме, че съотношението на изотопите на рутения е по -малко в съответствие със съотношението към Земята, колкото по -далеч от Слънцето се появяват комети“, казва Клайн. „По този начин изключваме външните небесни тела като носители на вода в последния етап от появата на Земята“. Ако, противно на очакванията, има комети извън Слънчевата система, които имат същите изотопи на рутений като Земята, този модел вече няма да функционира.

Какво липсва, за да се разгадае загадката на източника земна вода, така че това са надеждни данни за такива небесни тела. Те могат да бъдат осигурени от експедиции на комети. Тъй като мисията Rosetta на Европейската космическа агенция все още не е предоставена достатъчноданни, изследователите залагат на бъдещи проекти. Официалното решение за подобна мисия обаче все още не е взето.

МОСКВА, 12 януари - РИА Новости... Най -старите скали на Земята от канадски остров в Арктика са казали на учените, че водата на нашата планета първоначално е съществувала на нейната повърхност и не е донесена от комети или астероиди, според статия, публикувана в списание Science.

„Открихме, че водните молекули в пробите от тези скали съдържат няколко атома деутерий, тежък водород. Това предполага, че той не е дошъл на Земята след като се е образувал и изстинал, а заедно с праха, от който е излят. по -голямата част от водата в този прах се е изпарила, но е имало достатъчно количество, за да образува океаните на Земята ", каза Лидия Холис от университета в Глазгоу, Шотландия.

Днес планетарните учени смятат, че водите на Земята имат „космически“ произход. Техният източник, според половината от тях, са комети, докато други астрономи смятат, че водните запаси на нашата планета са били „донесени“ до нея от астероиди.
Халис и нейните колеги показаха, че океаните на нашата планета всъщност могат да бъдат пълни със собствена вода, като изучават проби от най-старите базалти на Земята, открити в канадската земя на Бафин през 1985 г.

Тези фрагменти от мантията на Земята, както обяснява геологът, съдържат така наречените включвания-малки топки от кристали от огнеупорни скали, образувани в зората на живота на Слънчевата система, преди около 4,5-4,4 милиарда години. Поради факта, че те никога не са напускали недрата на Земята и не са се смесвали със скали кора, те съдържат основната материя на нашата планета.

Групата на Hallis реши да се възползва от този факт, за да проучи изотопния състав на водата, съдържаща се в тези включвания, и да го сравни с онези стойности във фракции от водородни изотопи, които са характерни за водите на Земята днес и за астероиди и комети.

Учени: Юпитер може да унищожи „свръхземите“ в младата Слънчева системаНашата слънчева система може да съдържа една или повече големи планети, подобни на Земята в ранните етапи на нейното формиране, които по-късно са погълнати от Слънцето в резултат на миграциите на Юпитер.

Оказа се, че първичните скали на Земята съдържат необичайно малко деутерий, тежък водород, много по -малко, отколкото се съдържа във водите на съвременния океан и в материята на малки небесни тела. Това предполага, че източникът на вода е основната материя на газопраховия диск, от който са родени Земята и всички останали жители на Слънчевата система.

Защо е така? Първоначално, както обяснява Халис, първичната материя на Слънчевата система съдържа много малко деутерий. Деутерият е по -тежък от "нормалния" водород и следователно атомите му се изпаряват много по -бавно в космоса от повърхността на Земята или други небесни тела, отколкото обикновените протони. Следователно, колкото повече време прекарва водата отворено пространство, толкова по -малко деутерий ще бъде в него. Това обяснява защо малкото количество деутерий във водата в пробите от тези скали говори за „сухоземния“ произход на водата в океаните на нашата планета.

Учени: животът на Земята би могъл да съществува още преди 4 милиарда годиниГеохимици от Съединените щати са открили възможни следи, че животът на Земята е могъл да възникне почти едновременно с охлаждането на планетата и появата на първите резервоари на нейната повърхност, преди около 4,1-4 милиарда години.

Днес много малко учени смятат, че водата и повечето газове в земната атмосфера могат да възникнат на нашата планета "независимо". Това се дължи на факта, че Земята се намира в така наречената гореща част на протопланетарния диск, където водният лед и други замразени летливи вещества постепенно се унищожават от ултравиолетовата радиация и други лъчи на новороденото Слънце.

От друга страна, в последните годиниПланетарните учени са открили изобилие от доказателства и теоретични доказателства, че Земята и някои други подобни на Земята планети в Слънчевата система биха могли да се образуват в по-далечната и по-студената част на протопланетния диск и след това да бъдат „изгонени“ от мястото си на съвременните орбити от Юпитер и Сатурн. Откритието на Халис и нейните колеги може да е още един аргумент в полза на тази теория за "миграцията".