Вода на нашу планету, врешті-решт, потрапила завдяки кометам.

Дослідження показали, що певна кількість води в океанах нашої планети могла потрапити сюди завдяки кометам, що належать до сімейства Юпітера. Цей висновок був отриманий в результаті аналізу зразків, привезених з комети 67P/Чурюмова-Герасименко. Раніше існували сумніви щодо цієї гіпотези.

Дослідники виявили, що вода на кометі 67P/Чурюмова -- Герасименко має молекулярну сигнатуру, подібну до води в океанах Землі. Всупереч деяким нещодавнім результатам, цей висновок знову підтверджує, що комети родини Юпітера, такі як 67P, могли допомогти доставити воду на Землю.

Вода була критично важливою для виникнення та розвитку життя на нашій планеті, і вона досі є незамінною для всіх живих організмів. Хоча певна частина води, ймовірно, була присутня в газоподібному та пиловому матеріалі, з якого Земля утворилася приблизно 4,6 мільярда років тому, більшість води, ймовірно, випарувалася через сильне сонячне випромінювання в той час. Способи, якими Земля врешті-решт отримала рідку воду, залишаються предметом активних досліджень і суперечок серед вчених.

Дослідження виявили, що частина води на нашій планеті виникла із пари, яка вивільнялася під час вулканічної активності; ця пара поступово конденсувалася і перетворювалася на дощ, який наповнював океани. Проте вчені також виявили, що значна частина води в наших океанах, ймовірно, походить з льодових і мінеральних матеріалів, які прибули на Землю з астероїдів і, можливо, комет. Це могло статися внаслідок інтенсивних зіткнень комет і астероїдів з внутрішніми планетами Сонячної системи близько 4 мільярдів років тому.

Якщо зв'язок між водою, що міститься в астероїдах, та водою на Землі, є надзвичайно потужним, то роль комет викликає у науковців чимало запитань. Дослідження комет з родини Юпітера, які складаються з первинного матеріалу ранньої Сонячної системи і, вважається, утворилися за межами орбіти Сатурна, виявили значну кореляцію між їх водою та водою на Землі. Ця кореляція спирається на важливий молекулярний маркер, який вчені використовують для вивчення походження води в нашій Сонячній системі.

Ця сигнатура відображає пропорцію дейтерію (D) до звичайного водню (H) у воді, присутній у різних об'єктах, і надає науковцям важливу інформацію про місце їхнього виникнення. Дейтерій є рідкісним і важчим ізотопом водню. Аналізуючи це співвідношення у воді комет та астероїдів у порівнянні з водою на Землі, можна з'ясувати, чи існує між ними певна взаємозв'язок.

Оскільки вода, що містить дейтерій, більш активно формуються в прохолодних умовах, концентрація цього ізотопу в об'єктах, які виникли на великій відстані від Сонця, таких як комети, виявляється вищою, ніж у тих, що з'явилися ближче до Сонця, наприклад, на астероїдах.

Протягом останніх десятиліть дослідження концентрації дейтерію у водяній парі ряду комет, що належать до родини Юпітера, виявили, що його вміст близький до того, що спостерігається у воді на Землі.

"Це справді починало виглядати так, ніби ці комети мали значний вплив на постачання води на нашу планету," -- зазначила Кетлін Мандт, планетологиня з Центру космічних польотів імені Годдарда NASA в Гринбелті, штат Мериленд. Мандт була керівницею дослідження, яке було опубліковане в журналі Science Advances 13 листопада і аналізує вміст дейтерію в кометі 67P.

У 2014 році місія Європейської космічної агенції Rosetta до комети 67P поставила під питання теорію, згідно з якою комети, що належать до сімейства Юпітера, могли бути джерелом води для Землі. Дослідники, які проаналізували дані про вміст води, виявили, що у кометі спостерігалася найвища концентрація дейтерію серед усіх відомих комет. Цей показник виявився приблизно втричі вищим, ніж той, що спостерігається в океанах нашої планети, де на кожні 6420 атомів водню припадає близько 1 атома дейтерію.

Команда Мандт вирішила впровадити провідні статистичні та обчислювальні технології для автоматизації складного процесу виділення води, багатої на дейтерій, із понад 16 000 вимірювань, проведених зондом Rosetta. Ці вимірювання були здійснені в "комі" газу та пилу, що оточують комету 67P. Команда Мандт стала першою, хто проаналізував усі дані про воду, отримані в рамках європейської місії, за весь період її роботи.

Вчені прагнули виявити фізичні механізми, що впливають на варіації співвідношення ізотопів водню, зафіксованих на кометах. Дослідження в лабораторіях, а також спостереження за кометами продемонстрували, що кометний пил може істотно впливати на результати вимірювань водневого співвідношення, які вчені виявляють у кометній атмосфері. Це відкриття може суттєво змінити наше розуміння походження води в кометах та її зв'язку з водою на Землі.

Команда Мандт встановила ясний зв'язок між рівнями дейтерію в комі 67P та обсягом пилу, що оточує космічний апарат Rosetta. Це вказує на те, що вимірювання, здійснені поблизу апарата в окремих зонах коми, можуть не відображати реальний склад матеріалу комети.

Коли комета наближається до Сонця, її поверхня нагрівається, що викликає вивільнення газів і частинок, зокрема пилу, що містить водяний лід. Дослідження вказують на те, що вода з дейтерієм краще прилипає до цих частинок, ніж звичайна вода. Коли лід, що містить дейтерій, осідає на кометі, це може створити ілюзію, що комета має вищий вміст дейтерію, ніж є насправді.

Мандт і її команда оголосили, що перед тим, як пил досягне зовнішньої області комети, він висихає на відстані не менше 75 миль від її ядра. Коли волога, насичена дейтерієм, випаровується, космічний апарат здатен точно визначити обсяги дейтерію, що надходять з кометного тіла.

Згідно з авторами статті, цей висновок має суттєве значення не тільки для вивчення впливу комет на водні ресурси Землі, а й для аналізу спостережень за кометами, які допомагають зрозуміти процеси формування ранньої Сонячної системи.