Нове дослідження, опубліковане 15 березня в журналі Nature, на крок наближає вчених до відповіді на це питання. Суне Нільсен, науковий співробітник відділу геології та геофізики Океанографічного інституту Вудс-Хоул (WHOI) є співавтором дослідження, в якому аналізуються розплавлені метеорити, які плавали в космосі з моменту утворення Сонячної системи чотири з половиною мільярди років тому. Дослідники виявили, що ці метеорити мали надзвичайно низький вміст води — насправді вони були одними з найсухіших позаземних матеріалів, які будь-коли вимірювали. Ці результати, які дозволяють дослідникам виключити їх як основне джерело води на Землі, можуть мати важливі наслідки для пошуку води — і життя — на інших планетах. Це також допомагає дослідникам зрозуміти малоймовірні умови, які зробили Землю придатною для життя планетою.

«Ми хотіли зрозуміти, як нашій планеті вдалося отримати воду, оскільки це не зовсім очевидно», — сказав Ньюком. «Здобувати воду та мати поверхневі океани на планеті, яка є невеликою та відносно близькою до сонця, є проблемою»

Команда дослідників проаналізувала сім розплавлених або ахондритових метеоритів, які врізалися в Землю через мільярди років після того, як відкололися від щонайменше п’яти планетезималей — об’єктів, які зіткнулися, утворивши планети нашої Сонячної системи. У процесі, відомому як плавлення, багато з цих планетезималей були нагріті в результаті розпаду радіоактивних елементів в ранній історії Сонячної системи, в результаті чого вони розділилися на шари з корою, мантією та ядром.

Оскільки ці метеорити впали на Землю нещодавно, цей експеримент був першим випадком, коли хтось коли-небудь вимірював вміст води в них. Аспірант геології UMD Ліам Петерсон використовував електронний мікрозонд для вимірювання рівня магнію, заліза, кальцію та кремнію, а потім приєднався до Ньюкомба в Лабораторії Землі та планет Наукового інституту Карнегі, щоб виміряти вміст води за допомогою приладу мас-спектрометрії вторинних іонів. 

«Проблема аналізу води в надзвичайно сухих матеріалах полягає в тому, що будь-яку земну воду на поверхні зразка або всередині вимірювального приладу можна легко виявити, спотворюючи результати», — сказав співавтор Конель Александер, науковий співробітник Наукового інституту Карнегі.

Щоб зменшити забруднення, дослідники спочатку запекли свої зразки в низькотемпературній вакуумній печі, щоб видалити поверхневу воду. Перш ніж аналізувати зразки в мас-спектрометрі вторинних іонів, їх потрібно було ще раз висушити.

«Мені довелося залишити зразки під турбонасосом — справді високоякісним вакуумом — більше ніж на місяць, щоб витягнути достатньо земної води», — сказав Ньюком.

Деякі з їхніх зразків метеоритів надійшли з внутрішньої частини Сонячної системи, де розташована Земля і де умови, як правило, вважаються теплими та сухими. Інші, більш рідкісні зразки надійшли з холодніших і крижаніших віддалень нашої планетарної системи. Хоча зазвичай вважалося, що вода надходить на Землю із зовнішньої частини Сонячної системи, ще належить визначити, які типи об’єктів могли перенести цю воду через Сонячну систему.

«Ми знали, що багато зовнішніх об’єктів Сонячної системи є диференційованими, але ми неявно припустили, що, оскільки вони належать до зовнішньої Сонячної системи, вони також повинні містити багато води», — сказав Нільсен з WHOI. «Наша стаття показує, що це точно не так. Як тільки метеорити тануть, води практично не залишається».

Проаналізувавши зразки ахондритових метеоритів, дослідники виявили, що вода становить менше двох мільйонних часток їх маси. Для порівняння, найвологіші метеорити — група, яка називається вуглистими хондритами — містять приблизно до 20% води за вагою, або в 100 000 разів більше, ніж зразки метеоритів, вивчені Ньюкомом і співавторами.

Це означає, що нагрівання та плавлення планетезималей призводить до майже повної втрати води, незалежно від того, де ці планетезималі виникли в Сонячній системі та з якої кількості води вони виникли. Ньюком і співавтори виявили, що, всупереч поширеній думці, не всі зовнішні об’єкти Сонячної системи багаті водою. Це змусило їх зробити висновок, що вода, ймовірно, була доставлена ​​на Землю через нерозтоплений або хондритичні метеорити.

Ньюкомб сказав, що їхні відкриття мають застосування не тільки в геології. Вчені багатьох дисциплін — і особливо дослідники екзопланет — цікавляться походженням земної води через її глибокий зв’язок із життям.

«Вода вважається інгредієнтом для процвітання життя, тому, дивлячись у Всесвіт і знаходячи всі ці екзопланети, ми починаємо вирішувати, яка з цих планетних систем може бути потенційним господарем для життя», — сказав Ньюком. «Щоб зрозуміти ці інші сонячні системи, ми хочемо зрозуміти нашу власну».