Вода необходима для поддержания «жизни», по крайней мере той конкретной формы жизни, которую мы знаем. Происхождение воды на Земле до сих пор обсуждается, но есть сведения о том, что большая ее часть была доставлена позже, после создания Earth Wiki . В настоящее время установлено, что на других планетах нашей Солнечной системы есть вода, по крайней мере, в одном из трех ее состояний (твердое, жидкое, парообразное). Таким образом, Земля может быть не первой планетой в Солнечной системе, имеющей жидкую воду. Сравнивая возраст Солнца с возрастом Вселенной, есть серьезные подозрения, что жидкая вода могла существовать на экзопланетах задолго до образования Солнца.
Мне любопытно, в какие временные рамки, вероятно, существовали самые первые планеты с жидкой водой, и как это научно устанавливается/выдвигается/моделируется?
Дополнительное: Как странно, что экзопланета содержит воду во всех трех формах, как на Земле?
Вопрос о доставке воды на Землю и планеты в целом является предметом горячих дискуссий!
Давайте начнем с использования Земли в качестве ориентира. Общее количество воды на поверхности Земли составляет примерно ~1,5 х 10 21 кг, и мы называем это количество одним «океаном» воды. Внутри самой Земли также содержится огромное количество воды, заключенной, например, в гидратированных силикатах и в ядре. Мы не знаем, сколько это стоит, но оценки варьируются от 1 до 50 «океанов». Таким образом, любые модели, которые пытаются описать доставку воды, уже имеют проблему, потому что мы не до конца понимаем, сколько воды на самом деле!
Одной из важных особенностей земной воды является то, что она имеет отчетливое отношение D/H (отношение дейтерия к водороду), которое примерно в 6 раз выше, чем у Солнца и газовых планет Солнечной системы. Мы можем использовать этот факт, чтобы определить, откуда именно в Солнечной системе могла взяться вода на Земле. Современные теории предполагают, что вероятным источником являются углеродистые хондриты.
Итак, давайте рассмотрим некоторые из возможных способов доставки во время формирования Земли внутри протопланетного диска:
Вода могла аккрецироваться непосредственно из диска в виде водяного пара, адсорбированного на силикатных зернах. Этот сценарий мог бы наполнить Землю несколькими «океанами» воды, но не учитывает высокое отношение D/H.
В качестве альтернативы планета может аккрецировать воду в виде твердого галечного «снега», если планета существует достаточно далеко от звезды за линией снега воды. Это не относится к Земле, но, безусловно, является важным механизмом для планет в целом. Важно учитывать тот факт, что протопланетные диски являются динамическими системами, в которых снежная линия не статична. В зависимости от условий статическая планета может видеть, как снежная линия проходит мимо нее в процессе ее формирования.
Гравитационная аккреция водорода из протопланетного диска могла вступить в реакцию с поверхностью магмы ранней Земли с образованием воды. Этот метод также предсказывает низкое отношение D/H, но его можно частично объяснить процессом, называемым «фракционированием», который со временем увеличивает отношение D/H.
Рост и миграция планет-гигантов могут вызвать хаос в протопланетной системе, рассеивая и нарушая орбиты меньших планетезималей. В случае с Солнечной системой считается, что рост и миграция Юпитера ответственны за рассеяние планетезималей внутрь, задерживая их в поясе астероидов. Другие были разбросаны дальше и потенциально могли доставить воду на планеты земной группы.
Теперь, чтобы ответить на ваш вопрос... Когда первая жидкая вода осела на планетах? Что ж, ответ в том, что мы не знаем, потому что мы до сих пор не знаем, как была доставлена вода. Поиск ответа на этот вопрос является одной из основных текущих областей исследований в планетарной науке.
Для дальнейшего чтения я предлагаю эти два превосходных недавних обзора:
Oberg & Bergin (2020) — «Астрохимия и состав планетных систем»
Raymond & Morbidelli (2020) — «Формирование планет: ключевые механизмы и глобальные модели»
Если вопрос заключается в том, когда на первых планетах во Вселенной появилась жидкая вода, ответ — за миллиарды лет до образования Солнечной системы.
Земле около 4 600 000 000 лет, и я думаю, что геологические данные показывают, что жидкая вода уже существовала около 4 000 000 000 лет назад. Таким образом, Земля получила жидкую воду менее чем через 1 000 000 000 лет после своего образования.
Возраст Вселенной оценивается примерно в 13 000 000 000 лет. Это указывает на то, что планеты с жидкой водой могли существовать примерно через 1 000 000 000 лет после образования Вселенной или примерно 12 000 000 000 лет назад.
Но это заняло бы больше времени, потому что более тяжелые элементы, из которых состоят планеты, должны были бы образоваться в результате ядерного синтеза внутри больших звезд, которые затем стали бы сверхновыми и распространили бы свои более тяжелые элементы по космосу. В конце концов, газ и пыль в межзвездном пространстве будут иметь достаточно высокий процент более тяжелых элементов, которые планеты могли образовать при формировании звезд.
Так что первые планеты с водой могли появиться миллиарды лет спустя 12 000 000 000 лет назад. Возможно, первые планеты с жидкой водой образовались около 10 000 000 000 лет назад, более чем за 5 000 000 000 лет до образования Солнечной системы и Земли.
Джеймс К.
ПрофРоб
Нг Ф
ооо
Чаппо не забыл Монику
Нг Ф