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
>...элементы на поверхности планеты вообще не могли произойти[?] от падающих на нее небесных тел... - термоядерный синтез что ли?
> Азот отменил[??] импорт[???] воды для образования земных океанов. - Ааа, всё понятно: Азот, брат Ашота, не захотел продавать минералку землянамXD
> от 30 до 100% земного азота могло быть доставлено на Землю хондритными метеоритами уже после ее формирования. - Какая поразительная точность=)
> ...вода и многие другие элементы... Значит автор в школе прогуливал не только уроки физики и русского языкаХ(
Виктор, тебя родители выпороли, что ли? Пишешь, как обезьяна-террорист. Позорище.
alexey, позорище - твои родители, которые научили тебя, как гопника-скотину, общаться с незнакомыми тебе людьми и подлизывать за невеждами. Приятно?
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.