На астероиде Рюгу когда-то были огромные запасы жидкой воды

Происхождение воды на Земле до сих пор вызывает споры. Гигантские океаны покрывают 71 процент поверхности планеты, но откуда они взялись — точного ответа нет. Одна из ведущих гипотез предполагает, что воду на молодую, раскаленную Землю занесли астероиды, бомбардировавшие ее поверхность миллиарды лет назад. Однако многие ученые сомневаются: по их мнению, подобных столкновений не хватило бы для появления океанов.

Другие критикуют астероидную гипотезу потому, что изотопный состав земной воды отличается от астероидной, или потому, что считают неверную теорию лавового океана на ранней Земле (а без него океаны на ней остались со времен ее формирования).

Чтобы проверить гипотезу о том, что воду на Землю миллиарды лет назад занесли астероиды, исследователи изучают древние космические тела, которые могут быть потенциальными поставщиками воды на нашу планету. Особый интерес для ученых представляют астероиды класса C — темные углеродистые объекты. Они сформировались из пыли и льда в холодных, удаленных регионах Солнечной системы, приблизительно 4,5 миллиарда лет назад.

Один из известных представителей этого класса — околоземный астероид Рюгу, к которому в 2014 году Японское агентство аэрокосмических исследований JAXA отправило зонд «Хаябуса-2». В 2019-м аппарат совершил посадку на поверхность Рюгу и собрал образцы грунта, а в 2020 году успешно доставил на Землю драгоценный груз — 5,4 грамма материала.

Cнимки Рюгу и их анализы разочаровали исследователей: поверхность астероида казалась слишком сухой. Но во время изучения его образцов выяснилось, что это небесное тело пронизано сетью трещин, где когда-то могли находиться жидкая вода и другие соединения, необходимые для зарождения жизни.

Первые оценки возраста Рюгу указали, что это один из древнейших объектов Солнечной системы — ему почти 4,5 миллиарда лет. То есть он сформировался практически одновременно с планетами. Однако авторы нового исследования, проведенного под руководством Цуёси Иидзуки (Tsuyoshi Iizuka) из Токийского университета, пришли к иному, на первый взгляд невозможному, выводу.

Ученые применили метод радиоизотопного датирования, основанный на распаде лютеция-176 в гафний-176, и определили возраст образцов Рюгу в 4,8 миллиарда лет. Это противоречит общепринятому возрасту Солнечной системы, который оценивается примерно в 4,57 миллиарда лет.

Поясним, лютеций-176 — природный радиоактивный изотоп лютеция (Lu), который находился прямо внутри минералов астероида Рюгу. Ученые используют его для определения возраста пород, поскольку он очень медленно превращается в другой элемент — гафний-176 (изотоп гафния, Hf). Период полураспада лютеция-176 составляет приблизительно 37 миллиардов лет.

Иидзука и его коллеги объяснили, что такой результат означает сбой «часов» внутри образцов астероида. Последние данные показали, что Рюгу — «обломочный» астероид, образовавшийся в результате разрушения более крупного углеродистого (водонасыщенного) родительского тела.

Команда Иидзуки предположила, что через миллиард лет после формирования материнского тела астероида Рюгу некое событие сильно разогрело его недра. Этого тепла хватило, чтобы лед, содержащийся внутри, растаял и превратился в жидкую воду. Потоки воды вымыли часть лютеция-176 из минералов, исказив тем самым исходные данные и «состарив» астероид.

В образцах оказалось меньше лютеция-176, чем должно было быть. А когда ученые подсчитали возраст по оставшемуся количеству, вышло, что астероид будто бы старше самой Солнечной системы. На самом деле это не так — просто метод дал сбой, потому что вода изменила состав породы.

Так что же вызвало нагрев? По словам авторов исследования, обычно солнечный свет прогревает лед до глубины 40 сантиметров. Но материал, который доставил «Хаябуса-2», находился глубже — на уровне до одного метра.  Значит, чтобы растопить лед в глубинах астероида, требовался внутренний источник тепла. Наиболее логичным объяснением исследователи считают столкновение с другим небесным телом, которое вызвало достаточный рост температуры.

Иидзуки и его коллеги рассчитали, какой объем воды должен был пройти через породу, чтобы так сильно изменить содержание изотопа лютеция-176 в образцах. Получилось, что астероид состоял из воды на 20-30 процентов. Это куда больше, чем предыдущие оценки.

Раньше ученые думали, что астероиды приносили воду на Землю в виде минералов, в которых молекулы воды как бы «заперты» внутри кристаллической решетки. Новые данные показали, что астероиды могли доставлять не только такие минералы, но и настоящий лед. Лед — вода в твердом состоянии, а значит, содержание самой воды в этой форме значительно выше, чем в гидратированных минералах, где она химически связана.

Получается, что один и тот же астероид, который нес лед, мог доставить на Землю гораздо больше воды, чем если бы он содержал ее в виде минералов. Это делает теорию о «водных» астероидах гораздо более правдоподобной.

Результаты научной работы представлены в журнале Nature.

Игорь Байдов

414 статей

Автор публикует материалы по астрономии, археологии и палеонтологии. В текстах освещает современные открытия, теории и ключевые находки, представляя актуальные данные в научно-популярном формате.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram