Луната и Земята имат общ източник на вода

Водата на Луната не е дошла от комети, а вече е била налична на Земята от преди 4.5 милиарда години когато гигантски сблъсък изпраща в орбита парче, от което се формира Луната, показва ново изследване. Кредит за изображението: NASA/JPL./

Изследователи използваха мултиколектор с йонни микропроби, за да изследват съотношението на водород – деутерий в лунните скали и тези на Земята. Тяхното заключение: водата на Луната не е дошла от комети, а е съществувала на земята преди 4.5 милиарда години, когато гигантски сблъсък изпраща в орбита парче, от което се формира Луната.

Водата, открита в мантията на Луната, е дошла от примитивни метеорити според ново проучване. Това е същия източник, доставил повечето от водата на Земята. Откритията пораждат нови въпроси за процесите, формирали Луната.

Хипотезата, е че Луната се е формирала от диск отломки, останали след удара на гигантски обект със Земята преди 4.5 милиарда години, на много ранен етап от историята на планетата ни. Учени дълго време предполагаха, че горещината от удар от такъв мащаб би причинила газообразуване от водород и други инертни елементи, които биха излетели в открития космос. Всичко това означава, че първоначалната повърхност на Луната би била напълно суха. Но наскоро космическо съоръжение на НАСА и ново изследване на проби от мисиите Аполо показаха, че на Луната има вода не само на нивото на повърхността, но и под него.

Показвайки, че водата на Луната и Земята е дошла от един и същи източник, това ново изследване предлага още повече доказателства в услуга на тезата, че водата е присъствала на Луната от самото начало.

„Най-простото обяснение за това, което открихме е, че е имало вода на прото-Земята по времето на гигантския сблъсък,” каза Алберто Заал, професор по Геоложки науки в унивеситета Браун и главен автор на изследването. „Част от тази вода е останала и след сблъсъка и това е водата, която наблюдаваме днес на Луната.”

Съавтори на изследването са Ерик Хаури от института Карнеги  във Вашингтон, Джеймс Ван Орман от Университета Кейс Уестърн Ризърв и Малкълм Ръдърфорд от Браун. Текстът е публикуван в онлайн журнала Сайънс Експрес.

За да открият произхода на водата на Луната, Заал и неговите колеги наблюдаваха разтопени компоненти в пробите донесени от мисиите Аполо. Разтопените компоненти са малки точки от вулканично стъкло уловени в кристали наречени оливин. Тези кристали капсулират водата в себе си по време на вулканично изригване и позволяват на изследователите да получат идея как изглежда вътрешността на Луната.

Изследване от 2011 г. проведено от Хаури заключи, че в разтопените компоненти има голямо количество вода – в действителност толкова, колкото лава има на дъното на земния океан. Това изследване цели да установи произхода на тази вода. За целта Заал и неговите колеги разгледаха изотопната композиция на водорода, капсулиран в разтопените компоненти. „За да разберем какъв е произхода на водорода ние се нуждаехме от отпечатък,” каза Заал. „Това което беше нашият отпечатък е изотопната композиция.”

Използвайки Мултиколектор „Cameca NanoSIMS” работещ с йонни микропроби в института Карнеги, изследователите успяха да измерят деутерия в пробите и да го сравнят с нормалното количество водород. Деутерият е изотоп на водорода с един допълнителен неутрон. Водните молекули произхождащи от различни места в Слънчевата система имат различни нива на деутерий. Като цяло обектите формирани по-близо до Слънцето имат по-малко деутерий от обектите формирани в по-отдалечена орбита.

Заал и неговите колеги откриха, че съотношението на деутерий и водород в разтопените компоненти е относително ниско, и съвпада със съотношението, открито във въглеродните Хондрити, метеорити водещи произхода си от астероиден пояс в близост до Юпитер и смятан за един от най-старите обекти в Слънчевата система. Това означава, че източника на водата на Луната са примитивните метеорити, а не кометите както смятаха някои учени.

Кометите, по подобие на метеорите, са известни с това, че пренасят вода и други инертни елементи, но повечето комети се формират в далечните ъгли на соларната система във формация наречена Облакът Оорт. Заради своята отдалеченост от слънцето, те имат високи съотношения на деутерий и водород, много по-високи от тези открити на лунната повърхност и под нея.

„Измерванията сами по себе си бяха много трудни,” каза Хаури, „но новите данни предоставят най-доброто доказателство към момента за това, че въглеродно-носещите хондрити са общия източник на инертните елементи на Земята и Луната , и вероятно във вътрешността на соларната система.”

Скорощно изследване, по думите на Заал, установи че около 98 процента от водата на Земята също идва от примитивни метеорити, предполагайки общ източник на водата на Луната и Земята. Най-лесното обяснение на това, по думите на Заал, е била началната хипотеза, че водата вече е била налична на Земята и се е прехвърлила на Луната при самото и образуване.

Откритията не отричат задължително че Луната се е формирала в следствие на гигантски сблъсък, но това представлява допълнителен проблем. Ако Луната е направена от материал, дошъл от Земята, има логика водата на двата обекта да има общ източник. Въпреки това още стои въпросът как водата е успяла да премине през подобен силен сблъсък.

„Ударът по някакъв начин не е причинил загуба на всичката вода,” твърди Заал „но ние не знаем какъв е бил в действителност случилият се процес.”

Предположението по думите на изследователите е, че някои важни процеси от формирането на планети и сателити са извън нашето разбиране.

„Нашата работа предполага, че дори и високо инертните елементи не са се загубили напълно по време на гигантския сблъсък,” каза Ван Орман. „Ние се нуждаем да се върнем на черната дъска и да предполагаме още нови хипотези за гигантските сблъсъци, и също така се нуждаем от по-добро разбиране за присъствието на инертните елементи на Луната.”

Финансирането на проучването е предоставено от програмите на НАСА за космохимия и „LASER”, както и на института за лунарна наука към НАСА.