Происхождение гидросферы Земли


Большая часть поверхности нашей планеты покрыта водами Мирового океана. До сих пор не установлено, когда и как они образовались.

Две основные гипотезы

Гидросфера ЗемлиСуществуют две основные гипотезы, объясняющие происхождение воды на Земле. Согласно одной из них, так называемой гипотезе «холодного» начала, гидросфера образовалась при нагреве и расплавлении первичного холодного пылевого облака.

Гипотеза «горячего» начала предполагает, что первоначально Земля состояла из вещества, нагретого до высокой температуры. Охлаждаясь, первичное вещество разделилось на жидкую и газообразную фазы, а дальнейшее понижение температуры привело к выделению из газообразной фазы гидросферы и атмосферы.

Какой же из двух гипотез отдать предпочтение? Пытаясь найти ответ на этот вопрос, ученые сравнивают состав воды, горных пород Земли и космических объектов.

Изотопный анализ

ГидросфераКак известно, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Наряду с обычными изотопами этих элементов существуют и их более тяжелые «родственники» — дейтерий и кислород с массовым числом 17 и 18.

В природной воде на миллион обычных молекул приходится 320 молекул, в которых один из атомов водорода заменен на дейтерий, 420 молекул с кислородом О17 и почти две тысячи молекул, состоящих из водорода и кислорода О18. Если справедлива гипотеза «холодного» происхождения гидросферы, то концентрация изотопа О18 в океанической воде и в древнейших горных породах Земли — гранитах и базальтах — должна была бы быть примерно одинаковой.

Однако исследования показали, что в действительности горные породы содержат в среднем больше тяжелого изотопа кислорода, чем вода из океанов. Это дает возможность утверждать, что гидросфера не могла образоваться за счет выхода воды из глубоких недр Земли. Выяснилось, кроме того, что изотопный состав воды в лунных породах и в их земных аналогах примерно одинаков.

Это означает, что Земля и Луна образовались из одного и того же первичного вещества. Гидросфера появилась на завершающем этапе образования планеты, и не исключено, что ее изотопный состав остался не измененным до наших дней.