Вода кометы Понса — Брукса раскрывает тайну земных океанов
С момента зарождения Земли ученые пытаются ответить на один из самых интригующих вопросов: откуда на нашей планете взялась вода? Океаны покрывают более 70% ее поверхности, но как они появились, если на ранних этапах формирования планета была слишком горячей для удержания воды? Новое исследование, проведенное с помощью передовых телескопов, дает убедительные доказательства того, что ответ может скрываться в далеких ледяных странниках — кометах.
Международная команда астрономов под руководством Мартина Кординера из NASA обнаружила, что вода в комете 12P/Pons-Brooks (комета Понса — Брукса) почти идентична по составу земной океанической воде. Это открытие, сделанное с использованием мощного радиотелескопа ALMA и инфракрасного телескопа IRTF, поддерживает гипотезу о том, что кометы могли быть одними из главных «поставщиков» воды на молодую Землю. Более того, это исследование впервые позволило создать детальную карту распределения обычной и тяжелой воды (HDO) в коме кометы, что открывает новые горизонты в понимании ее происхождения.
Долгое время ученые спорили о том, откуда на Земле взялась вода. Одна из ведущих теорий предполагает, что ее принесли кометы и астероиды в период поздней тяжелой бомбардировки около 4 миллиардов лет назад. Однако до недавнего времени данные о составе кометной воды не всегда совпадали с земными. Многие кометы, особенно из облака Оорта, демонстрировали повышенное содержание дейтерия (тяжелого изотопа водорода), что не соответствовало земным стандартам.
Но комета 12P/Pons-Brooks, принадлежащая к семейству комет Галлея, оказалась исключением. Измеренное соотношение дейтерия к водороду (D/H) в ее воде практически совпало с земным — (1,71 ± 0,44) × 10⁻⁴. Это самое низкое значение, когда-либо зафиксированное у комет такого типа, и оно вписывается в диапазон, характерный для земных океанов.
Как это удалось обнаружить?
Ключевую роль сыграла высокая чувствительность ALMA, позволившая впервые построить пространственную карту распределения H₂O и HDO в коме кометы. Это важно, потому что ранее ученые могли анализировать только усредненные данные, не зная точно, откуда именно исходит излучение. Новый метод позволил подтвердить, что вода поступает именно из ядра кометы, а не образуется в результате химических реакций в коме.
Дополнительные наблюдения с IRTF помогли уточнить состав других летучих веществ, что сделало картину еще более полной. В результате исследователи смогли с уверенностью сказать: вода в 12P/Pons-Brooks имеет тот же изотопный «отпечаток», что и в земных океанах.
Что это значит для науки?
Во-первых, подтверждение кометной гипотезы. Хотя раньше считалось, что кометы не могли быть основным источником земной воды из-за высокого содержания дейтерия, новое исследование показывает, что не все кометы одинаковы. Некоторые, как 12P/Pons-Brooks, действительно могли доставить на Землю воду, близкую по составу к нашей.
Во-вторых, доказано разнообразие кометного материала. Кометы семейства Галлея, вероятно, формировались в разных регионах протопланетного диска, что объясняет различия в их составе.
В-третьих, появились новые вопросы. Если не все кометы подходят по составу, значит, вода на Землю могла поступать из разных источников — возможно, не только от комет, но и от астероидов или даже из протопланетного диска.
Это открытие — важный шаг в понимании того, как наша планета стала обитаемой. Комета 12P/Pons-Brooks показала, что некоторые ледяные гости из космоса действительно могли принести на Землю не только воду, но и, возможно, органические молекулы, необходимые для возникновения жизни. Следующим шагом станут исследования других комет, чтобы выяснить, насколько распространена вода с «земным» изотопным составом.
Как отметил Мартин Кординер, «кометы — это замороженные реликты ранней Солнечной системы», и их изучение помогает нам заглянуть в прошлое, чтобы понять, как сформировался наш мир. Возможно, в будущем новые наблюдения с ALMA и других телескопов раскроют еще больше тайн о происхождении воды — и жизни — на Земле.