Ученые поняли, откуда на Земле и Луне появилась вода

Химический состав лунных пород показал: при формировании Земли на ней уже была вся её вода. А ведь до сих пор считалось, что живительная влага была занесена сотни миллионов лет спустя кометами и астероидами. Выходит, что у Земли и Луны общий источник воды. Это открытие заставило поднять новые вопросы о происхождении нашего естественного спутника геохимиком Альберто Саалем из Университета Брауна (США). В поисках воды учёные положились на её химический след — относительное количество водорода и дейтерия.

Напомним, что лунные минералы привезли на Землю астронавты «Аполлона-14» в 1971 году. И до сих пор изучают и находят много интересного. Ведь с каждым годом техническая оснащенность науки дает возможность более тщательного изучения любого необычного материала. Так, несколько лет назад ученые из Калифорнийского технологического института и Университета Теннесси в Ноксвилле (США) с помощью новейшей методики масс-спектрометрии вторичных ионов сделали анализ апатита, который содержится в образце лунной породы.

Согласно этому методу, твердый материал изучаемого вещества подвергается бомбардировке ионизированными атомами какого-либо элемента, которые «выбивают» из структуры твердого тела составляющие его атомы в форме заряженных частиц - вторичных ионов. Эти ионы впоследствии анализируются с помощью метода масс-спектрометрии. Такой подход позволяет исследовать частицы твердых тел практически микроскопического размера.

Каково же было удивление ученых, когда они в 2010 году обнаружили не только следы воды, но также хлора и серы. И самое интересное, что по содержанию последних апатит вполне соответствует образцам, заключенным в земных вулканических породах.

- Если быть более точными, то в образце Луны была найдена не вода в чистом виде, - уточнил тогда один из авторов работы Джордж Россман, - а гидроксил.

Но он в химическом отношении близок к воде. Ее можно получить при нагревании апатита.

По словам профессора Джона Эйлер, новое исследование показало, что воды на Луне больше, чем было принято считать до сих пор. Однако ее, скорее всего, на порядок меньше, чем на Земле. Но точно оценить общий объем воды на Луне пока не представляется возможным. Однако некоторым образом проясняет вопрос ее образования.

- Обнаружение летучих элементов не слишком хорошо согласуется с наиболее популярной теорией, объясняющей формирование спутника в результате столкновения Земли с объектом размером с Марс, в результате которого на орбиту попал большой объем вещества, - объяснял другой ученый Ян Лю. - Удивительно, что вода вообще сохранилась, ведь менее летучих элементов - натрия, калия - на Луне совсем мало. «Ударная теория» требует новых проверок.

И вот новая проверка состоялась. Изучив лунные образцы, специалисты обнаружили, что отношение дейтерия к водороду в них совпадает с таковым в углеродсодержащих хондритах, в числе которых — самые примитивные метеориты, известные землянам. Аналогичным отношением обладает земная вода. Отсюда вывод о едином источнике для того и другого.

Общепринятая теория гласит, что около 4,5 млрд лет назад Земля столкнулась с объектом, размерами напоминавшим Марс, результатом чего стал выброс на орбиту некоторого количества материала, из которого впоследствии сформировалась Луна. А данные нового исследования проще всего объяснить тем, что к тому времени на Земле уже была вода. Она не могла быть занесена позднее, так как Луна быстро приобрела твёрдую, непробиваемую оболочку — литосферу.

Однако некоторые планетологи считают, что из-за тепла, произведённого столкновением, вся вода, которую Земля передала будущей Луне, должна была выкипеть. И тогда результаты исследования говорят о том, что мы не знаем чего-то очень важного из истории образования Луны.

Эта дилемму пытались решить давно. Например, комбинация тяготения на поверхности Земли и быстрого формирования Луны, на которое ушло всего-то около 100 лет, могла не дать воде испариться.