В космической пыли нашли следы древней воды из внешней части Солнечной системы
Учёные обнаружили свидетельства существования древних запасов воды с необычным изотопным составом за орбитами планет-гигантов. Исследователи изучили 12 микроскопических частиц космической пыли, собранных в стратосфере Земли, и установили, что содержащиеся в них минералы сформировались при участии воды, обогащённой тяжёлыми изотопами кислорода. Открытие подтверждает гипотезу о существовании в ранней Солнечной системе отдельного резервуара воды, который практически не смешивался с веществом внутренних областей планетной системы.
Происхождение пылинок удалось определить по микроскопическим следам повреждений внутри минеральных кристаллов. Они возникают при прохождении через вещество энергичных частиц солнечного излучения. Чем дольше пылинка находится в межпланетном пространстве, тем больше подобных следов может накопиться. Высокая плотность обнаруженных повреждений указывает на длительное путешествие вещества, вероятным источником которого стали объекты пояса Койпера за орбитой Нептуна.
В исследованных образцах преобладали гидратированные минералы, включая сапонит и серпентин. Такие минералы образуются при химическом взаимодействии первичного каменистого вещества с водой. Это означает, что внутри родительских небесных тел в прошлом существовали условия, при которых вода могла вступать в реакции с окружающими породами, несмотря на крайне низкие температуры современной внешней Солнечной системы.
Главную информацию о происхождении воды удалось получить благодаря анализу изотопов кислорода. На Земле наиболее распространён кислород-16, однако существуют и два более тяжёлых стабильных изотопа — кислород-17 и кислород-18. Их соотношение в минералах зависит от условий образования вещества и позволяет восстановить особенности древней химической среды.
Изотопный анализ показал, что исследованные частицы содержат повышенные доли тяжёлых изотопов кислорода. Сопоставив результаты с моделями химических реакций, учёные пришли к выводу, что минералы сформировались при взаимодействии каменистого вещества с водой и углекислым газом при низких температурах. Источником воды, вероятно, служили древние льды с изотопным составом, отличающимся от характерного для вещества внутренних областей Солнечной системы.
Результаты помогают объяснить, почему химический состав далёких ледяных тел отличается от состава многих метеоритов, попадающих на Землю. Предполагается, что в процессе формирования планет-гигантов часть вещества внешней Солнечной системы оказалась изолирована от интенсивного перемешивания с материалом, находившимся ближе к Солнцу.
При этом исследователи обнаружили не сохранившиеся капли древней воды, а её химические следы в минералах. Вывод о существовании отдельного резервуара основан на анализе небольшого числа частиц и моделировании процессов их образования. Дальнейшее изучение космической пыли поможет уточнить, как распределялись вода и летучие вещества во время формирования планет около 4,6 миллиарда лет назад.
Исследование в журнале Science Advances.