RW Space

Сложно понять, как могла выглядеть Земля в первые годы до появления жизни. Геологи получили доказательства того, что планета сильно отличалась от той, на которой мы живем сегодня.

Согласно новому анализу свойств мантии Земли за ее долгую историю, весь наш мир когда-то был огромным океаном с очень небольшими массивами суши или вовсе без них. Это был очень мокрый «космический камень».

Так куда же, ушла вся вода? По словам группы исследователей под руководством планетолога Джунцзе Донга из Гарвардского университета, минералы глубоко внутри мантии медленно поглощали океаны древней Земли, оставляя то, что у нас есть сегодня.

«Мы рассчитали емкость хранения воды в твердой мантии Земли в зависимости от температуры мантии», — написали исследователи в своей статье.

«Мы обнаружили, что емкость накопления воды в горячей ранней мантии могла быть меньше, чем количество воды, удерживаемой в настоящее время мантией Земли, поэтому дополнительная вода в мантии сегодня располагалась бы на поверхности Земли и образовывала бы крупные океаны.

«Наши результаты предполагают, что давнее предположение о том, что объем поверхностного океана оставался почти постоянным в течение геологического времени, возможно, нуждается в переоценке».

Считается, что глубоко под землей большая часть воды хранится в форме соединений гидроксильной группы, состоящих из атомов кислорода и водорода. В частности, вода хранится в двух формах вулканического минерала оливина, находящихся под высоким давлением, — водном вадслеите и рингвудите. Образцы вадслеита глубоко под землей могут содержать около 3 процентов H2O по весу; рингвудита около 1 процента.

Предыдущие исследования двух минералов подвергали их воздействию высоких давлений и температур мантии современной Земли, чтобы выяснить их вместимость. Донг и его команда увидели еще одну возможность. Они собрали все доступные данные по физике минералов и количественно определили водоудерживающую способность вадслеита и рингвудита в более широком диапазоне температур.

Результаты показали, что два минерала имеют более низкую емкость хранения воды при более высоких температурах. Поскольку молодая Земля, сформировавшаяся 4,54 миллиарда лет назад, была намного теплее внутри, чем сегодня (и ее внутреннее тепло все еще уменьшается, что происходит очень медленно и также не имеет абсолютно никакого отношения к нашему климату), это означает, что запасы воды емкость мантии теперь выше, чем когда-то.

Более того, со временем из магмы Земли выкристаллизовывается все больше оливиновых минералов, емкость мантии для хранения воды также будет увеличиваться.

В целом, разница в емкости хранения воды будет значительной, даже несмотря на то, что команда была консервативна в своих расчетах.

«Емкость мантии для хранения воды сегодня в 1,86–4,41 раз превышает массу современной поверхности океана».

Исследователи обнаружили, что если вода, хранящаяся в мантии сегодня, превышает ее вместимость в архейском эоне между 2,5 и 4 миллиардами лет назад, возможно, что мир представлял собой огромный океан, а континенты были затоплены.

Если это так, это может помочь нам ответить на животрепещущие вопросы о других аспектах истории Земли, например о том, где зародилась жизнь около 3,5 миллиардов лет назад. Продолжаются дискуссии о том, возникла ли жизнь сначала в соленых океанах или в пресноводных водоемах на суше; если вся планета была поглощена океанами, это решает загадку.

Кроме того, полученные данные также могут помочь нам в поисках внеземной жизни. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что в нашей Вселенной изобилие океанических миров, поэтому поиск признаков влажных планет может помочь нам определить потенциально обитаемые миры. И это может укрепить аргументы в пользу поиска жизни в океанских мирах в нашей Солнечной системе, таких как Европа и Энцелад.

Исследование опубликовано в AGU Advances.