Вода это то вещество, без которого не возможна жизнь на Земле. Ученые до сих пор спорят о появлении воды на Земле. Две группы исследователей, работающих друг от друга независимо, сделали вывод, что вода на планете возникла благодаря «мокрому » астероиду.
Происхождение воды на планете, так же не ясно, как и происхождение самой планеты. Существуют гипотезы о том, откуда взялась вода. Одни ученые считают, что Земля вначале была холодным метеоритом, другие, что раскаленным огненным шаром.
Ученые утверждающие о происхождении нашей планеты говорят, что вода являлась часть того самого метеорита в виде льдистого или снегоподобного вещества. Сторонники «горячей » теории происхождения, утверждают что вода выделилась как пот, из разогретой магмы Земли в процессе ее остывания и отвердения. Вода постепенно проникала на поверхность, сохраняясь в низинах образовывая моря и океаны.
А из-за того, что Солнце неравномерно нагревало Землю, в природе начался круговорот воды, начали появляться реки, озера и водоемы. Геологи предполагают, что после сформирования планеты, она была очень горячей и сухой. По теории, 3,9 млрд. лет назад , множество комет и астероидов, содержащих воду, бомбардировали поверхность планеты, это объясняет происхождение морей и океанов, уже после формирования планеты.
Однако, многие исследования показывают, что в структуре природной воды, особенно в морях и океанах, содержится большое количество дейтерия, элемента, имеющего название «тяжелый водород
». Поэтому дейтерий возникает в результате реакции с водородом, в результате этого, маленький процент атомов получает дополнительный электрон, становясь фактически дейтерием. По предположениям ученых, это явление указывает на земное происхождение воды.
Земля, третья по удаленности от Солнца планета, она обладает самой большой массой среди других земноподобных планет нашей Солнечной системы. Уникальность нашей планеты в том, что она единственная известная планета, на которой зафиксировано существование жизни. Ученые предположили, что Земля образовалась 5-6 млрд. лет назад
. И в скорее после своего создания гравитационным полем притянула к себе единственный спутник - Луну.
Сколько воды на планете?
Посмотрите на глобус. Сразу бросится в глаза огромная площадь голубовато-синего цвета. Только 29% от общей площади Земли, занимает суша (материки и острова), остальной процент, составляют моря, океаны, озера и реки. Общее количество воды на планете огромно. Если собрать всю земную воду в каплю, то диаметр капли составит около полторы тысячи километров. А самый глубокий океан на планете - Тихий, его максимальная глубина составляет 11,8 километра. Глубина океанов, в среднем, составляет примерно 3800 метров. Если бы вода была размещена по поверхности суши равномерно, то весь земной шар был бы под водой, и толщина воды составила бы 2710 метров.
Одну пятидесятую поверхности суша занимают пресные и соленые озера. Во всех озерах воды в пять раз меньше чем, в океанах и морях. А по количеству озер на первом месте Россия, в нашей стране тысячи озер. Среди них, самое большое - Каспийское, площадь которого чуть больше 420 тысяч км2.
Из пресных озер, самые большие - Ладонежское, Онежское, Байкал общей площадью сотни тысяч километров квадратных. Есть страны с огромным количеством пресных озер - Финляндия, Норвегия. Более половины всей территории Норвегии составляют озера.
Самым главным поставщиком пресной воды на планете являются атмосферные осадки , непосредственно наполняющие озера, реки и ручьи. Особой чистотой отличаются горные озера, они подпитываются водой, которая образуется при таянии льдов и снегов. Воды в реках нашей планеты примерно раза в три больше чем в озерах. По протяженности рек, Россия имеет первое место.
Ученые-астрономы из французского Университета Бордо – Шон Раймонд – и бразильского Университета штата Сан-Паулу Жулиу ди Мескита Филью – Андре Изидоро – описали вероятный механизм появления воды на нашей планете. Свое исследование ученые опубликовали в издании Icarus. Кроме того, об исследовании рассказал Раймонд в своем блоге.
Как полагают ученые, вода на нашей планете и небесные тела пояса астероидов между орбитами Юпитера и Марса имеют общее происхождение, которое в первую очередь связано с образованием в Солнечной системе газовых гигантов.
Три четверти земной поверхности покрыта океанами, но в то же время, вода, которая находится на поверхности, занимает всего лишь одну четырехтысячную общей массы Земли. Вода присутствует и в ядре, и в мантии планеты. Ученым неизвестно, сколько ее там, однако они предполагают, что примерно в десять раз больше, нежели на поверхности.
Таким образом, утверждают эксперты, на Земле воды мало, также немного ее на Меркурии, Луне, Марсе и Венере. Вероятно, на Марсе и Венере раньше воды было больше. Основным резервуаром воды в пределах орбиты Юпитера является пояс астероидов.
Основу внутренней части пояса (примерно 2-2,3 астрономические единицы от Солнца) составляют каменистые астероиды класса S, а во внешней части преобладают углеродистые астероиды класса С. В углеродистых астероидах количество воды больше, чем в каменистых астероидах (вода в астероидах класса С составляет порядка 10 процентов).
По словам ученых, происхождение воды можно определить путем проведения изотопного анализа водорода, который содержится в воде разного рода небесных объектов. Помимо водорода с ядром из одного протона (протия), в природе иногда встречается водород с ядром с нейтроном и протоном (дейтерий), и очень редко водород с ядром с двумя нейтронами и протоном (тритий).
Изотопный анализ может выявить некоторые особенности. Для Солнца и газовых гигантов характерно соотношение трития и дейтерия, которое на несколько порядков ниже, нежели у нашей планеты. В то же время астероиды класса С имеют практически такой же показатель, как и Земля. Таким образом, это может указывать на общее происхождение воды.
Соотношение протия и дейтерия у комет в облаке Оорта приблизительно в два раза выше, чем у нашей планеты. В пределах орбиты Юпитера существует три кометы, которые имеют аналогичные параметры, но также есть еще и комета, у которой этой показатель выше в 3,5 раза. Это может свидетельствовать о том, что вода на этих кометах может иметь различное происхождение и лишь часть этой воды образовалась так же, как и на нашей планете.
Образование планет происходит в гигантских газопылевых дисках вокруг молодых звезд. Поскольку чем ближе к Солнцу, тем жарче, то там формируются планеты, которые богаты железом и кремнием. Чем дальше от светила – тем холоднее, поэтому небесные тела там могут возникать и из водяного пара. Наша планета сформировалась в той части газопылевого диска, где возникали каменистые небесные тела, лишенные воды. Таким образом, вероятно, вода попала на Землю извне.
В то же время, между астероидами класса S и C очень много различий, поэтому они не могли формироваться близко друг к другу. Помимо этого, граница, за которой происходило формирование ледяных небесных тел, в процессе эволюции Солнечной системы периодически перемещалась, и в этом процессе основную роль сыграла планета Юпитер.
Согласно предположениям ученых, процесс формирования Сатурна и Юпитера происходил в несколько этапов. Изначально это были твердые небесные объекты, вес которых в несколько раз превышал массу современной Земли. Позже они начала захватывать с протопланетного диска газ. Это привело к резкому увеличению размеров и масс планет, и гиганты начали расчищать себе место в протопланетном диске.
Сатурн и Юпитер окружали небольшие планетезимали – предшественники протопланет. В процессе роста Сатурна и Юпитера их орбиты вытягивались, пересекали внутреннюю зону Солнечной системы и удалялись от Солнца. При этом гиганты притягивали из протопланетного диска газ, вследствие чего, согласно проведенному моделированию, орбиты планетезималей были скорректированы Юпитеров и передвинулись туда, где в настоящее время находится пояс астероидов.
Образование Сатурна произошло позже Юпитера, и его возникновение спровоцировало новую миграцию планетезималей, но незначительную. На основании этого исследователи предположили, что в поясе пределов орбит гигантов астероиды класса С появились уже после окончания формирования Сатурна и Юпитера. При этом часть планетезималей могла переместиться к орбите Нептуна.
Согласно предположениям исследователей, на Землю вода попала во время образования пояса астероидов за счет планетезималей определенного типа (если точнее – астероидов класса С) с нестабильными и очень вытянутыми орбитами, которые пересекали земную траекторию. И главным тому подтверждением является изотопные анализ водорода.
С образованием Сатурна и Юпитера и исчезновением протопланетного диска доставка воды на нашу планету почти завершилась. Таким образом, гипотеза, которая объясняет небольшие размеры Красной планеты перемещением вглубь Солнечной системы Юпитера, связана с механизмом обогащения Земли водой. Появление воды во внутренней Солнечной системе (как в поясе астероидов, так и на каменистых планетах), как оказалось, является всего лишь побочным эффектом роста газовых гигантов Сатурна и Юпитера.
No related links found
Как и когда появилась вода на Земле? Ученые до сих пор дискутируют на эту тему, однако точного и логично доказанного ответа пока никто не дал. На сегодняшний день существует несколько предположений, каким образом жидкость могла образоваться на планете. Среди них есть как полностью абсурдные, так и достаточно логичные гипотезы, однако пока что ни одна из них не является полностью достоверной.
Как появилась вода на Земле? Кратко об основных гипотезах
Вода играет большую роль в поддержании жизни на планете, т. к. она является основной внутренней средой любого организма. Без воды человек может в среднем продержаться не более трех дней, а потеря 15-20% жидкости зачастую приводит к смерти.
Как появилась вода на Земле? Гипотезы образования этого вещества немногочисленны, а также ни одна из них еще не получила правдивых доказательств. Тем не менее только они могут хоть как-то объяснить формирование гидросферы нашей планеты.
Гипотеза космического происхождения воды
Группа исследователей выдвинула предположение, что вода появилась вместе с многочисленными падающими метеоритами. Это происходило около 4,4 миллиарда лет назад, когда планета еще зарождалась, а ее поверхность представляла собой сухую опустошенную землю, над которой еще не сформировалась атмосфера.
На вопрос, как появилась вода на Земле, приверженцы данной гипотезы отвечают, что первые молекулы этой жидкости приносили с собой метеориты. Сначала эти молекулы существовали в форме газа и накапливались, а позже, когда планета начала остывать, вода перешла в жидкое состояние и образовала гидросферу Земли.
Возможно, химическое образование воды произошло из первичных протонов водорода и анионов кислорода, однако вероятность протекания такой реакции в толще небесных тел, которые в последующем падали на Землю, катастрофически мала.
Еще одна гипотеза, как появилась вода на Земле
Ее предложила группа исследователей во главе с известным ученым В.С. Сафроновым. Суть его предположения заключается в земном происхождении воды, которая образовалась в недрах планеты.
Под действием многочисленных падений метеоритов наша на тот момент раскаленная планета стала формировать большое количество вулканов, из которых вырывалась магма. Вместе с ней на поверхность выделялся «водяной пар», который и стал причиной образование гидросферы Земли.
Несмотря на то что теория положила в основу земное происхождение воды, она не может ответить на многие вопросы. Например, каким образом породы в литосфере настолько сильно расплавились, чтобы повлечь образование множества вулканов? И каким образом водяной пар образовался? Сначала ученые предположили, что на тот момент существовала грунтовая вода, которая через жерла вулканов вместе с магмой вырвалась наружу в газообразном состоянии.
Эту теорию образования пара опроверг П.Перро, естествоиспытатель 17-ого века. Он доказал, что грунтовые воды образовались из-за выпадения осадков, а для этого необходимо наличие атмосферы. 4,4 миллиарда лет назад атмосферы не существовало.
И последняя теория
Так как появилась вода на Земле? Еще одна гипотеза смогла подойти с другой стороны к вопросу о формировании гидросферы планеты. Как и прошлое предположение В.С. Сафронового и его соавторов, данная гипотеза отталкивается от земного происхождения воды.
Отличием является то, что по мнению исследователей, молекулы воды образовались вместе с протопланетным диском Земли, т.е. в момент формирования самой планеты. Источником молекул воды послужили дейтерий и кислород.
Дейтерий представляет собой обычный водород с одним нейтроном в ядре. Этот тяжелый изотоп был найден в образцах древних базальтов, обнаруженных в Арктике на острове Баффинова Земля (1985 год). Эти породы образованы из частиц протопланетной пыли, не подвергшихся воздействию в ходе формирования планеты. Как утверждают исследователи, химическая природа дейтерия не позволила бы изотопу образоваться вне планеты.
Вот как появилась вода на Земле по мнению этих ученых. Если их данные верны, при формировании протопланетного диска образовалось около 20% современного мирового океана. Сегодня исследователи ищут способ доказать, что из "протопланетной" воды образовалась большая часть мирового океана, а также атмосферные водяные пары и грунтовые воды.
Вода это бинарное неорганическое соединение, молекула которого состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. При нормальных условиях представляет собой жидкость без цвета (в небольших объемах), вкуса и запаха. Вода существует в условиях Земли в трех агрегатных состояниях, а так же на гидрофильных поверхностях - в виде жидких кристаллов
Издавна к воде относились с почтением, считая ее одним из Элементов природы - воздух, вода, земля и огонь. Древнегреческий философ и математик Фалес Милетский (624 - 546 г.г. до н.э) утверждал, что вода - самый главный из них:"...все из воды и в воду разлагается". Для органической жизни нужна вода и полагают, что она послужила местом ее зарождения. Около 71% земной поверхности покрыто водой - 361,13 миллиона квадратных километров. На океаны приходится 96,5% всей воды, !,7% составляют грунтовые воды, 1,7% составляют ледники и ледовые шапки Антарктиды и Гренландии. Немного представлено реками , озерами и болотами, 0,001% - в облаках. Большая часть земной воды соленая. Доля пресной воды примерно 2,5%, причем большая ее часть содержится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3% всей пресной воды в реках, озерах и атмосфере. Существует несколько теорий возможного появления воды на нашей планете. Условно их можно разделить на две группы - земное происхождение воды и космическое происхождение воды.
Океан внутри планеты. Земное происхождение воды
Одна из гипотез земного происхождения рассматривает появление воды в числе других химических элементов в период горячей фазы формирования планеты. Водяной пар вместе с другими образовавшимися газами извергался из трещин в остывающей коре, образуя облачный покров планеты. Когда температура упала - началась конденсация, полились дожди, заполняя естественные впадины и котловины, образуя водоемы.
Другая гипотеза говорит о разогреве планеты в результате интенсивной вулканической деятельности во времена молодости Земли . Как теперь известно, дно современных океанов было местом работы древнейших вулканов . В мантии Земли на глубине 50 км - 70 км из ионов водорода и кислорода стал возникать водяной пар. Однако, высокая температура мантии не позволяла ему вступать в химические соединения с веществом. Под давлением, пар выжимался в верхние слои мантии и в кору. В коре температура более низкая и начинаются химические реакции между минералами и водой. Результатом этого процесса явилось разрыхление пород, образование трещин и пустот. Они заполнялись водой. Давление превращало их в разломы и через них вода устремлялась на поверхность. Горячая вода в коре легко растворяла щелочи и кислоты. Эта смесь разъедала все вокруг, превращаясь в своего рода рассол, который придавал морям соленость. Рассол расползался под гранитным основанием континентов . Проникнуть через гранит он не мог, пористая структура задерживала смеси, преграждая путь воде. Если это так, то под материками на глубине 12 км - 20 км находятся океаны сжатой и насыщенной солями и металлами воды. Возможно, такие океаны располагаются и под толщей базальтового дна океанов. В пользу этой гипотезы говорит необъяснимое резкое возрастание скорости сейсмических волн, которое было зарегистрировано на глубине тех же 12 км - 20 км, где должна находиться предполагаемая граница раздела гранит- рассол, граница резкой смены физико-химических свойств вещества. Косвенно в пользу этой гипотезы свидетельствует дрейф материков - возможно океаны рассола играют роль смазки, по которой скользят материки.
Еще одна из гипотез земного происхождения воды - вода образуется в результате высвобождения водорода в результате распада металловодородистых соединений, то есть восстановление металлических структур в мантии и ядре Земли. Этот процесс вызывает расширение Земли, что действительно зафиксировано - так Москва и Санкт- Петербург плывут на восток со скоростью 10 см в год, а Гамбург (в центре Европы) остается на месте, то есть расширяется Европа. Высвобождающийся водород, захватывает по пути из недр атомы кислорода и на поверхность вырывается уже водяной пар. Конденсируясь, вода заполняет разломы в коре, образуя океаны.
Вода доставлялась из космоса
А следующие гипотезы предполагают космическое происхождение воды. Одна утверждает, что вода была доставлена на планету с кометами, астероидами или метеоритными телами. Действительно, в метеоритах содержится до 0,5% воды. Мало? Только на первый взгляд. Однако, если Земля была образована из подобных космических обломков (соударение и последующее соединение), то при общей массе шесть на десять в двадцать первой степени тонн в ней должно содержаться три на десять в девятнадцатой степени тонн воды. Общая масса воды на планете по современным данным около четырнадцати на десять в девятой степени тонн. Получается, Земля пропитана водой от центра до поверхности как губка.
Другая космическая гипотеза утверждает, что доставлялась из космоса не сама вода, а ее компоненты. На Землю непрерывно льется ливень заряженных частиц. Среди них значительную долю составляют протоны - ядра атома водорода. В верхних слоях атмосферы, захватывая электроны, они превращаются в водород. Который вступает в реакцию с кислородом атмосферы и образует молекулу воды. Полторы тонны воды в год. Процесс начался не вчера. Возможно, и шел раньше с другой скоростью? Так, что вода заливала всю поверхность планеты, доходя до горных вершин? А потом ушла в недра, оставив океаны...
Гипотез много, подтвердить их проблематично. Поступающие данные последних исследований часто противоречивы и прийти к единому мнению пока очень сложно. Вот некоторые выводы современных специалистов. Профессор Василий Иванович Ферронский, главный научный сотрудник Института водных проблем Российской Академии наук, исследовал содержание изотопа кислорода в океанских водах и в древних породах Земли - гранитах и базальтах. Эксперимент показал, что породы содержат значительно больше этого изотопа. Это позволяет утверждать, что вода не могла образоваться за счет ее выхода из недр Земли.
Вода кометы Хартлей-2 идентична земной
Данные же космического модуля Rosetta, исследующего ядро кометы Чурюмова- Герасименко (67P) свидетельствуют, что одержание дейтерия в кометном паре значительно превышает параметры земной воды. А значит земная вода - не из комет. Впрочем, здесь не все однозначно. Да, в кометах из облака Оорта (на краю Солнечной системы) вода не совпадает по составу с земной, но есть еще семейство из пояса Койпера (между Нептуном и Ураном). И наблюдения с помощью орбитального телескопа Гершель свидетельствуют, что вода, содержащаяся в комете Хартлей-2 (пояс Койпера) полностью идентична земной по изотопному составу. А значит земная вода может быть кометной...
Астрономы сообщают, что удалось обнаружить воду в протопланетных дисках. Наиболее интересна средняя часть диска, где вода может быть теплой. Такой запас теплой жидкой воды в будущем может стать началом океанов и позволяет объяснить возникновение воды на Земле без участия астероидов и комет. Кстати, об астероидах. Один из них, находящийся в основном поясе, 24 Термис, покрыт толстым слоем инея. Астероиды такого типа вполне могли доставлять ее на Землю. Получается что, астероиды рано сбрасывать со счетов.
Обнаружена древнейшая вода во Вселенной на расстоянии 11 миллиардов световых лет от Земли. Астрономы полагают, что это обычное соединение не только в нынешней, но и в ранней Вселенной, возрастом не более 2 миллиардов лет.
Ученые из Японии полагают, что у ранней Земли была плотная водородная атмосфера, которая взаимодействовала с кислородом в структуре планеты, образуя воду. С другой стороны, японские же геологи говорят о целых пластах водорода в земной структуре, которые взаимодействовали с кислородом из мантии... Да уж... Словом, "...темна вода в облацех воздушных" (Ветхий Завет, Псалтырь, пс 17, ст 12).
Друзья! Мы потратили много сил на создание проекта. При копировании материала, пожалуйста, ставьте ссылку на оригинал!
МОСКВА, 12 янв - РИА Новости . Древнейшие породы Земли с канадского острова в Арктике рассказали ученым о том, что вода нашей планеты существовала на ее поверхности изначально, а не была принесена кометами или астероидами, говорится в статье, опубликованной в журнале Science .
"Мы обнаружили, что молекулы воды в образцах этих пород содержали в себе мало атомов дейтерия, тяжелого водорода. Это говорит о том, что она попала на Землю не после того, как она сформировалась и охладилась, а вместе с пылью, из которой была слеплена наша планета. Большая часть воды в этой пыли испарилась, но ее остатков хватило для формирования океанов Земли", — заявила Лидия Халлис (Lydia Hallis) из университета Глазго (Шотландия).
Сегодня планетологи считают, что воды Земли носят "космическое" происхождение. Их источником, по мнению половины из них, являются кометы, тогда как другие астрономы считают, что водные запасы нашей планеты были "завезены" на нее астероидами.
Халлис и ее коллеги показали, что на самом деле океаны нашей планеты могут быть заполнены ее собственной водой, изучив образцы древнейших базальтов Земли, найденные на территории канадской земли Баффина в 1985 году.
Эти фрагменты мантии Земли, как объясняет геолог, содержат в себе так называемые инклюзии — небольшие шарики из кристаллов тугоплавких пород, сформировавшиеся на заре жизни Солнечной системы, около 4,5-4,4 миллиарда лет назад. Благодаря тому, что они никогда не покидали недр Земли и не смешивались с породами земной коры, они содержат в себе первичную материю нашей планеты.
Группа Халлис решила воспользоваться этим фактом для того, чтобы изучить изотопный состав воды, содержащейся в этих включениях, и сравнить его с теми значениями в долях изотопов водорода, которые характерны для вод Земли сегодня и для астероидов и комет.
Ученые: Юпитер мог уничтожить "супер-Земли" в юной Солнечной системе Наша Солнечная система могла содержать в себе одну или несколько крупных землеподобных планет на ранних этапах своего формирования, которые были в дальнейшем поглощены Солнцем в результате миграций Юпитера.Как оказалось, первичные породы Земли содержали в себе необычно мало дейтерия, тяжелого водорода, заметно меньше, чем содержится в водах современных океанов и в материи малых небесных тел. Это говорит о том, что источником воды была первичная материя газопылевого диска, из которого родилась Земля и все остальные обитатели Солнечной системы.
Почему это так? Изначально, как объясняет Халлис, первичная материя Солнечной системы содержала в себе крайне мало дейтерия. Дейтерий тяжелее, чем "обычный" водород, и поэтому его атомы гораздо медленнее испаряются в космос с поверхности Земли или других небесных тел, чем простые протоны. Поэтому чем больше времени вода проводит в открытом пространстве, тем меньше в ней будет дейтерия. Это и объясняет то, почему малое количество дейтерия в воде в образцах этих пород говорит о "земном" происхождении воды в океанах нашей планеты.
Сегодня крайне мало ученых считают, что вода и большая часть газов в атмосфере Земли могла возникнуть на нашей планете "самостоятельно". Это объясняется тем, что Земля находится в так называемой горячей части протопланетного диска, где водяной лед и прочие замороженные летучие вещества постепенно разрушались под действием ультрафиолета и других лучей новорожденного Солнца.
С другой стороны, в последние годы планетологи нашли множество свидетельств и теоретических доказательств в пользу того, что Земля и некоторые другие землеподобные планеты Солнечной системы могли сформироваться в более далекой и холодной части протопланетного диска, а затем были "согнаны" со своего места на современные орбиты Юпитером и Сатурном. Открытие Халлис и ее коллег может быть еще одним аргументом в пользу этой "миграционной" теории.
