Популярная гипотеза о доставке большого объема легких элементов на древнюю Землю с кометами и астероидами получила существенный удар: «импорт» был весьма невелик. Значит, вода и многое другое, необходимое для возникновения жизни, никогда не исчезали с лица нашей планеты.
Древняя Земля до сих пор остается не вполне понятной для нас планетой, а происхождение ее первичных океанов вызывает споры / © Wikimedia Commons
Вопрос о том, какие условия царили на Земле сразу после ее образования, крайне важен для понимания условий, в которых возникает жизнь. Поэтому ученые остро его обсуждают, но пока дискуссия далека от завершения. Одни считают, что планета какое-то время была покрыта сплошным океаном лавы, другие исключают такой сценарий. Часть исследователей полагают, что легкие элементы (водород, углерод, азот и сера) должны были в основном «выкипеть» в космос из лавы, другие — что они всегда оставались на нашей планете в достаточном количестве.
Те, кто полагают, что легкие элементы «выкипели» еще в бурной молодости Земли, давно предложили гипотезу так называемого Позднего покрытия (Late Veneer). Согласно ей нынешние легкие элементы вроде азота в атмосфере или воды в океанах — позднее явление, их на древнюю планету принесли кометы и астероиды (уже после «выкипания»). Однако проверить или опровергнуть такую гипотезу непросто: за 4,5 миллиарда лет почти все породы исходной поверхности планеты давно утонули в ее мантии.
Международная группа ученых опубликовала в журнале Nature Communications работу, в которой рассчитала соотношение изотопов азота для разных сценариев получения Землей легких элементов. Сперва исследователи взяли такое соотношение для целого ряда земных образцов, происходящих как из коры, так и из мантии. Затем попробовали вычислить, насколько сильно азот должен был быть связан материалами молодой планеты в период ее формирования.
Получилось, что как сценарий поздней доставки легких элементов на нашу планету, так и вариант «все легкие элементы всегда были на Земле» несовместимы с теми изотопными соотношениями, что наблюдаются здесь. К сожалению, количество образцов не столь велико, как хотелось бы (в особенности для глубоких слоев), поэтому результаты имеют довольно широкий диапазон значений: от 30 до 100% земного азота могло быть доставлено на Землю хондритными метеоритами уже после ее формирования.
Общая масса таких тел в любом случае была невелика — 0,04-0,2% от массы земной мантии. Более того, остальные легкие элементы на поверхности планеты вообще не могли произойти от падающих на нее небесных тел. Например, даже если 100% всего азота у нас «импортировано», то более 95% водорода все равно не могло быть принесено в земную мантию извне. Масса метеоритов, полученная в новых расчетах, просто слишком мала для этого. Выходит, не более 5-10% воды земных океанов могут содержать «внеземной» водород.
Сходная ситуация — с углеродом в земной мантии: лишь от 7 до 45% его количества может быть «импортным». Сера «внеземная» не более чем на 30%, то же самое относится к селену и теллуру.
Из этого следует, что поздняя бомбардировка нашей планеты другими телами хоть и существенно помогла азотному изобилию на ней, но определенно не отвечает ни за формирование океанов, ни за снабжение рядом других важных для жизни элементов.
Комментарии
Комментарий удален пользователем или модератором...
Виктор, тебя родители выпороли, что ли? Пишешь, как обезьяна-террорист. Позорище.
мне непонятно, каким образом хондриты доставили на Землю азот. откуда в силикатных в основном метеоритах в таких количествах азот?
Alexey, не так много, но есть: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17738364/
Александр, чет как-то маловато ) Даже если мы возьмем текущую оценочную массу всех метеоритов, падающих на Землю за год и по верхней границе содержание азота в них (660 ppm) да еще умножим на всякий случай на тысячу (так как раньше, говорят, метеориты были больше и падали они чаще), то за 4,5 млрд лет без праздников и выходных получим массу привнесенного на планету азота примерно в 750 раз меньшую, чем нынешняя масса азота в атмосфере.
Alexey, в древности метеоритов на нас падало куда больше (их тупо больше в системе было). Авторы работы выше оценивают массу хондритов, принесших азот в минимум 0,04% массы земной мантии (0,03% массы Земли). Это порядка 2-3 квинтиллионов тонн, если в уме прикинуть. Один ппм от квинтиллиона тонн -- это триллион тонн, а там 660 ппм (авторы считают, что там были энстатитные хондриты). В целом, довольно много.
С чего бы азоту улетучиваться, если у него прочная молекула, и достаточно большой атомный вес? Аммиак разложится под облучением очень быстро, тоже не вариант. А сера, в каком виде она должна улетучиваться? Даже одиночный атом серы слишком тяжёл для этого, но моноатомной сере в экзосфере массово взяться-то в общем и неоткуда. Селен,теллур...что? Это не те элементы, которые бывают в газовой фазе в неводородной атмосфере. Углерод в виде метана осмолится за десятки миллионов лет и перейдёт в твёрдую фазу.
В общем, даже на первый взгляд теория тотального испарения всех лёгких элементов крайне странная.
1, "С чего бы азоту улетучиваться, если у него прочная молекула, и достаточно большой атомный вес?"
В рамках гипотезы о глобальном океане лавы азот атмосферы какое-то время должен был быть сильно подогрет. Другое дело, что был такой океан или нет -- тоже вопрос.
Думаю даже чисто интуитивно понятно что газообразная форма более подвержена к улетучиванию, хоть и допустим у ксенона ядро тяжелее чем у железа, так что думаю тут больше роли играет химические свойства элементов, те способность формирования крупных кристаллов или аморфных соединений. Метан или другая органика как в примере титана, даже при условии низкой гравитации, при его низких температурных условиях не превращается тотально в смолу, а существует и в газовой форме. А в целом не совсем понятно если и горячая фаза земли не способствовало улетучиванию элементов, то каким боком это опровергает возможность существовании фазы горячей земли?.
Идиотизм это. Изначально неверная теория большого взрыва и теории образования планет из протопланетного газопылевого диска не стыкуется с наблюдаемой картиной вселенной и отсюда попытка подогнать. На самом деле было всё так: есть огромный макромир, в котором наша вселенная- всего лишь составная часть мизерной его части. Вот в этом самом мире прошла корова макромира. Она (корова макромира) облегчилась. И вот куча свежего будущего навоза полетела и шмякнулась о твердь по которой прошла корова. И это самое дерьмо после шмяка об поверхность разлетелось. Это и есть наша вселенная.... И теперь понятно почему она расширяется и почему нет точного центра нашей вселенной. Этот кусок дерьма еще не остыл и внутреннее тепло- реликтовое излучение. В дерьме были глисты и в наблюдаемой вселенной есть их следы... А области без звезд- пустоты от клоачных газов. И умники пусть не ищут откуда наша вселенная вылетела- корова макромира давно уже утопала по своим коровьим делам в макромире. Зато можно поискать твердь об которую наша вселенная епнулась.