Эта статья была опубликована в новом номере мобильного журнала Slon Magazine от 14 января 2015 года.

Все номера нашего журнала можно загрузить бесплатно в AppStore

Для человека важно ответить на вопрос: каково наше место в космосе? Стоит ли искать братьев по разуму, или космическое одиночество — наш вечный удел? Еще важнее понять, как эволюционирует наша планета, где пределы устойчивости климата Земли? Что приводило к катастрофическим вымираниям видов в разные периоды ее истории и что ждет нас в будущем? Оно может быть не таким уж и далеким, — если мы нечаянно нажмем на неведомый нам пока «спусковой крючок».

Один из элементов этого пазла познания — ответ на вопрос: как на Земле появилась вода? Откуда взялись все эти океаны, без которых невозможна наша жизнь? И куда она может деться? Возможно, мы получим часть ответов уже в наступившем году.

Два источника

Есть два возможных сценария отдаленного прошлого, которые объясняют наличие воды на Земле. Первый: Земля, Солнце и друге планеты сформировалась из одного протопланетного облака. И если материал, из которого собрана Земля, аналогичен каменным метеоритам и астероидам, то он содержит достаточное количество связанной в минералах воды, что бы сформировать земные океаны. Согласно второй гипотезе, вода в основном уже существовала до появления Солнца в виде льда, свободно летающего в межпланетном пространстве, и постепенно выпадала на поверхность Земли после того, как планета сформировалась и остыла.

Межзвездная вода — это не просто кристаллики льда. Опубликованное 8 января в научном журнале PNAS исследование Луи Ле Сержана и его коллег из Института астрофизики Университета Париж-Юг доказывают, что космическая вода — это «бульон жизни». Взяв за основу вещества, обнаруженные в межпланетных туманностях, и воспроизведя характерные для этих туманностей процессы, исследователи получили в своих лабораториях ряд органических соединений, в том числе сахароподобные гликольальдегид и глицеральдегид, необходимые для синтеза рибонуклеотидов, из которых состоит ДНК всех живых существ.

И если океаны на Земле образовались из межзвездной воды или хотя бы часть ее пришла из дальнего космоса, то можно предположить, что количество воды и химических элементов во всех звездных системах должно быть приблизительно одинаковым. Это позволяет надеется на то, что по крайней мере в нашей части Галактики возможно существование планет, похожих на нашу Землю, а возможно, у них всех один исходный код жизни. Если, к тому же, мы убедимся, что воды в ближнем космосе много, то ее можно будет использовать, например, чтобы сформировать океаны и реки на Марсе, обрушив на него космические айсберги — кометы.

Так сама Земля выплавила из исходных пород воду, или же вода рухнула на нее в виде кометного льда. Или шло два процесса последовательно?

Если правдива первая гипотеза, и вода на Земле высвободилась из минеральных оков в результате разогрева планеты на заре ее существования (и если так происходит в каждой звездной системе), то и объем, и минеральный состав воды уникальны. А значит, и формы жизни могут быть совершенно непохожи.

Важнейшим критерием, который позволяет определить, когда и где образовалась вода, служит соотношение в ней изотопов водорода. Как известно, вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Водород — основа Вселенной, термоядерное горючее звезд и очень простой атом, состоящий из одного протона и одного электрона. Но иногда протон соединяется с нейтральной частицей — нейтроном, и в результате получается тяжелый водород — дейтерий, из которого может получиться «тяжелая вода». Соотношение изотопов дейтерия и обычного водорода и позволяет сравнивать разную воду и судить о ее происхождении. Чем дальше от Солнца находится источник воды (льда), тем больше в воде дейтерия.

Если воду на Землю занесли кометы, то у них соотношение D/H (дейтерий/водород) должно быть близким к соотношению в земной воде. И когда в 2011 году космический инфракрасный телескоп Европейского космического агентства «Гершель» прозондировал следы водяного пара кометы Hartley 2, и обнаружилось, что соотношение D/H близко к земному, то показалось что ответ на вопрос найден.