Космос придал земной атмосфере немного инертности

Вопрос о происхождении атмосферы и гидросферы Земли считался вполне решенным и практически не вызывал у ученых сомнений. Что касается появления инертных газов в атмосфере, вполне общепринятой считалась гипотеза о том, что они попали туда в результате дегазации мантии. Современные модели показывают, что этот процесс начался 4 млрд лет назад -- примерно через 600 млн лет после того, как сформировалась наша планета. Изливавшиеся на поверхность Земли расплавы мантии (в основном базальты) вскипали, отдавая часть инертных газов атмосфере.

Летучие газы в атмосфере появились от внешнего источника

Ученые из Манчестерского (Великобритания) и Хьюстонского (США) университетов под руководством доктора Грега Холленда (Greg Holland) усомнились в правильности этой гипотезы. Доктор Холленд вместе с профессором Кэссиди (Martin Cassidy) и профессором Бэллентайном (Chris J. Ballentine) пришли к выводу, что инертные газы криптон и ксенон имеют космическое происхождение и попали на Землю вместе с метеоритным веществом. По мнению ученых, это произошло во время поздней тяжелой метеоритной бомбардировки (Late Heavy Bombardment), как раз примерно 3.9 млрд лет назад.

Инертные газы в мантии

О подробностях проверки новой гипотезы доктор Холленд рассказал корреспонденту Infox.ru. Его группа провела анализ изотопного состава ксенона и криптона, входящих в состав газовой смеси, на 99% состоящей из углекислого газа. Смесь ученые извлекли из песчаника, находящегося на глубине от 600 до 700 м в скважине Bravo Dome в штате Нью-Мексико.

«В этом месте инертные газы поднялись на поверхность из глубоких слоев мантии в результате вулканической деятельности в период примерно 8-100 тыс. лет назад. Причем изотопный состав газов на такой глубине практически не изменялся на протяжении всего этого времени. Более того, он сохранился в первозданном виде, то есть с того момента, как впервые оказался в атмосфере молодой Земли», -- рассказал Infox.ru доктор Холленд.

Для изучения изотопного состава криптона и ксенона ученые использовали высокоточный вариант газовой спектрометрии. По их словам, делать измерения такой точности раньше им просто не позволяли приборы. Затем экспериментаторы сравнили полученные данные с изотопным составом тех же самых газов в современной атмосфере и в метеоритах.

Инертные газы в составе метеоритов и современной атмосферы

«Наши результаты говорят о том, что криптон и ксенон из глубин Земли имеют изотопный состав, очень близкий по своим характеристикам к изотопному составу метеоритов. Он очень схож с составом углеродсодержащих (углистых) хондритов», -- объясняет Infox.ru доктор Холенд. Углистые хондриты считаются наиболее древним типом метеоритов, очень близких по своему составу к составу солнечного вещества.

Что касается изотопного состава инертных газов современной атмосферы, он с составом в мантийных отложениях не совпадает. Это означает, что инертные газы, входящие в состав атмосферы и недр Земли (мантии), имеют разное происхождение. И наоборот, если источником инертных газов был бы процесс дегазации мантии, тогда изотопный состав должен был быть одинаковым. Поскольку изотопный состав инертных газов современной атмосферы близок к изотопному составу углистых хондритов, вполне резонно предположить, что именно углистые хондриты и доставили на Землю эти изотопы. «Летучие компоненты, которые и сейчас находятся в атмосфере Земли, именно те, которые попали на нашу планету от внешнего источника, и мы предполагаем, что это был кометный лед», -- говорит доктор Холленд.

Теперь в планах ученых более подробно изучить изотопный состав современной атмосферы, чтобы сделать более конкретные выводы.

О результатах исследований команды доктора Холленда можно прочитать в последнем номере журнала Science.