Исследование источников воды на Земле продолжает оставаться актуальной темой, касающейся не только нашей планеты, но и экзопланет, а также их обитаемости. Вода могла изначально присутствовать на Земле с момента ее формирования в солнечной туманности или быть занесена позже, возможно, с помощью астероидов и комет. Новые данные указывают на то, что солнечный ветер мог оказать влияние на формирование водных запасов. Ученые исследуют различные гипотезы, включая сценарий доставки воды с помощью небесных тел, а также возможность ее накопления в процессе аккреции планеты. Работа опубликована The Astrophysical Journal.
Источник изображения: pixabay.com
Для анализа происхождения воды на Земле исследователи сравнивают изотопный состав земной воды с составом метеоритов. Установлено, что изотопный состав воды на Земле наиболее близок к составу примитивных метеоритов, что предполагает общие источники. Однако возможны и несколько источников воды, включая те, что могли существовать до образования Земли и Солнечной системы.
Недавнее исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, рассматривает возможность образования воды под воздействием солнечного ветра на кислородсодержащие минералы. Ведущий автор, Сватолпук Цивиш из Чешской академии наук, проводил эксперименты, чтобы определить, может ли солнечный ветер способствовать образованию молекул воды.
В ходе экспериментов были изучены 14 кислородсодержащих минералов. Исследователи использовали метод поверхностной бомбардировки атомами и ионами водорода для проверки способности минералов производить воду. Эксперименты включали две фазы: первая проверяла генерацию воды под воздействием солнечного ветра, в то время как вторая исследовала адсорбцию.
Команда произвела воду и оценивала результаты с помощью методов микроволнового разряда и спектрометрии с преобразованием Фурье (FTIR). Образцы минералов подвергались воздействию ионов водорода и молекулярного водорода, а также интенсивному видимому и ультрафиолетовому излучению.
Результаты показывают, что облучение кислородсодержащих минералов может приводить к реакции между ионами H+ и силикатными минералами, что объясняет наличие воды в реголитах безвоздушных миров, таких как Луна, и обилие воды в астероидах. Исследования подтверждают, что реакция между ионами водорода и силикатными минералами происходит под воздействием солнечного ветра.
В ходе исследования некоторые ученые зафиксировали образование гидроксида и воды, в то время как другие обнаружили только гидроксид. Данная работа углубляется в изучение скальных образцов для оценки их способности к адсорбции воды. Исследователи провели анализ образцов на предмет поглощения воды и рассчитали необходимый объем материала, который должен был достичь Земли для объяснения нынешнего наличия воды на планете. Авторы работы отмечают, что помимо материалов, принесенных Земле во время аккреции, возможна доставка воды с солнечным ветром даже в период постаккреционной бомбардировки, подразумевающей гипотетическую позднюю тяжелую бомбардировку.
Ранее проведенные исследования указывают, что удары астероидов и комет в этот период могли доставить около 10^20 кг материалов. При условии полной насыщенности этих материалов адсорбированной водой, состоящей из минералов, расчеты показывают, что мог быть принесен эквивалент как минимум одного океана.
Результаты экспериментов подтверждают теорию взаимодействия возбужденных ридберговских атомов и ионов водорода или дейтерия с кислородом оксидных минералов.
Также исследование фокусируется на происхождении воды в областях, где твердые материалы, содержащие кислород, подвергаются воздействию потока заряженных частиц, исходящих от родительской звезды.
Хотя атмосфера и магнитосфера Земли защищают планету от солнечного ветра, что исключает возможность образования воды на поверхности, исследование демонстрирует, что вода может формироваться на поверхности астероидов и затем адсорбироваться и транспортироваться на Землю в результате ударов.
Авторы подчеркивают, что данный механизм может объяснять происхождение воды на Земле. Молекулы воды могут адсорбироваться на поверхностях кислородсодержащих частиц и перемещаться на значительные расстояния и временные промежутки.