30.11.2010

Океаны на планетах земной группы могут формироваться очень быстро

Сотрудница Массачусетского технологического института (США) Линда Элкинс-Тэнтон (Linda Elkins-Tanton) смоделировала образование поверхностного водного океана на планетах разной массы с разным начальным содержанием воды в их веществе, пишет ScienceNOW.

Определить возможный состав вещества планет земной группы помогло изучение метеоритов. В результате г-жа Элкинс-Тэнтон выбрала следующий диапазон исходного содержания воды: от 0,01 до 3 процентов от общей массы силикатной планеты. Для сравнения можно привести известные значения массы жидкой и замороженной воды на поверхности Земли (1,4•10²¹ кг) и массы её мантии (6•10²⁴ кг); следовательно, минимально возможная концентрация H₂O, при вычислении которой силикатная мантия считается абсолютно «сухой», здесь равна 0,02%.

По своей массе смоделированные планеты превосходили Землю в 1–5 раз.

Поскольку практически все образующиеся при затвердевании первичного океана магмы минералы имеют бoльшую плотность, чем сама магма, затвердевание должно идти снизу вверх. Кроме того, оставшаяся магма постепенно обогащается водой и углеродными соединениями, что может естественным образом приводить к появлению водного океана на поверхности. Этот механизм, однако, работает только при том условии, что исходное содержание воды в океане магмы превышало один процент. Столь высокие значения представляются автору малореальными.

Более вероятным исследовательница считает попадание воды из магмы в атмосферу и последующее образование океана при остывании поверхности до некоторой критической температуры. Даже минимальное — 0,01% — содержание воды позволяет получить океан глубиной в несколько сотен метров; если содержание увеличить в 10 раз, то глубина глобального океана возрастёт до 1–10 км.

Скорость образования океана при этом можно считать очень высокой. В случае Земли моменты начала существования океана магмы и остывания поверхности до нужной температуры разнесены всего на несколько десятков миллионов лет. На более массивных планетах длительность этого промежутка может увеличиваться на порядок. «Если водный океан появился вскоре после столкновения, которое привело к образованию Луны [около 4,5 млрд лет назад], то на развитие жизни остаётся довольно много времени, — комментирует астробиолог Дирк Шульце-Макух (Dirk Schulze-Makuch) из Университета штата Вашингтон. — Это объясняет скорую эволюцию жизни на Земле».

Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Astrophysics and Space Science; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Дмитрий Сафин

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА