Сколько воды всего на земле: Какой процент массы Земли составляет вода? / Хабр

Твиты пользователя @vodainfo

© www.

Похождення води на Землі | Блог Ecosoft

Вода є основою всього живого на землі, але звідки вона взялася і яким чином накопичила цілі океани? Наука не має простої і чіткої відповіді на це питання. Одні з версій більш реалістичні, інші менш, але остаточної відповіді на питання: «Як з’явилася вода?» — поки немає.

Земля є унікальною планетою з океанами рідкої води. Вона досить далека від Сонця, що дозволяє воді не випаровуватися, але при цьому досить близько до Сонця, щоб вода не замерзала. Ця унікальність і зробила можливим поширення життя на поверхні нашої планети.

Скільки води на землі?

Попри те, що світовий океан займає 71% поверхні землі та заповнений 1,4 × 1021 кг води, океанічні води складають всього 0,023% маси землі. Також ще 0,5 × 1021 кг води знаходяться в льодовиках, річках, озерах, підземних резервуарах, а також в атмосфері. Значна кількість води також зберігається в земній корі, мантії і ядрі — в них вона міститься не в рідкому молекулярному стані, а пов’язаною в кристалогідратів та інших сполуках. Оцінити реальний зміст води в земній корі поки неможливо, але приблизний об’єм дорівнює трьом світовим океанам.

Як з’явилася вода на Землі?

Земля не могла бути спочатку сформованою з існуючими океанами води, оскільки на етапі формування Землі Сонячна система була дуже гарячою. Відповідно, вода потрапила на Землю з космосу. Сучасні дослідження говорять про те, що найімовірніше вода потрапила на землю з крижаними планетезималями, які схожі на сучасні астероїди на зовнішній частині поясу астероїдів.

Геологічні дані вивчення кам’янистих порід на цей час стверджують, що вода була на Землі 3,8 млрд років тому, або 4,28 млрд років тому. Досліджень, що підтверджують більш раннє існування світового океану, на цей час не існує. Важливо відзначити, що теоретичним обґрунтуванням того, що це дійсно була «перша» вода на Землі, є той факт, що приблизно 4,5 млрд років тому відбувалося формування Місяця, який утворилася завдяки зіткненню великого об’єкта з Землею.

Вода має досить низьку температуру конденсації (переходу з пароподібного в рідкий стан), Земля була дуже гарячою на початку свого формування, тому вода не могла втриматися на ній. Водночас в розташованих далі від Сонця областях вода могла конденсуватися та утворювати крижані планетезималі. Тому космічне походження води на Землі є науково обґрунтованим припущенням. Ця теорія говорить про те що, комети, транснептунові об’єкти або метеороїди, що містять воду, стикаючись із Землею, приносили на неї воду.

Одним з методів, який допомагає дослідникам вивчати це складне питання, є співвідношення кількості атомів звичайного водню, і ізотопів — дейтерію і протію. Співвідношення атомів звичайного водню, дейтерію і протію говорить про те, що, найімовірніше, цим джерелом були астероїди. Хоча вимір концентрацій ізотопів в кометах і транснептунових об’єктах мало збігався із земною водою.

Що ж стосується механізмів накопичення води, то остаточної відповіді на це питання вчені поки не дали.

Одна теорія стверджує, що вода на Землі почала накопичуватися близько 4,5 млрд років тому, коли Земля мала     лише 60 — 90% своєї теперішньої маси, і утримувалася на планеті весь цей час. Це припущення підтверджується схожістю ізотопного складу води та найстаріших вуглецевих метеоритів, хоча інші дослідження говорять про те, що верхній шар Землі має відмінні ізотопні склади. Тож внутрішня і зовнішня частини Землі мають різне походження.

Відповідно, друга теорія стверджує, що вода була сформована після «місячного удару», тобто пізніше, ніж 4,5 млрд років тому, завдяки принесеним на планету матеріалам, які були дуже «водянистими».

Третя гіпотеза припускає, що Земля отримала свою воду в результаті місяцеутворюючого зіткнення планет.

Всі три теорії мають право на існування, а також можуть перетинатися одна з одною, пояснюючи появу води на Землі.

гарвардских ученых определили, что ранняя Земля могла быть водным миром — Harvard Gazette

Научная технология

Расчеты показывают, что океаны Земли могли быть в 1-2 раза больше, чем считалось ранее, и планета могла быть полностью покрыта водой.

Авторы и права: Алек Бреннер/Гарвардский университет

Ученые из Гарварда подсчитали, что ранний океан мог быть в 1-2 раза больше

Автор Хуан Силиезар Гарвардский штатный писатель

Дата 30 апреля 2021 г. 30 апреля 2021 г. : «Водный мир», действие фильма происходит в далеком будущем, когда планета Земля была почти полностью покрыта водой, а ее оставшиеся жители могли только мечтать о мифической суше. Ну, уберите будущую часть, непомерный бюджет, курящих пиратов и жаберного Кевина Костнера, и фильм, возможно, был на что-то.

Согласно новому исследованию, проведенному под руководством Гарварда, геохимические расчеты внутренней емкости планеты для хранения воды показывают, что первобытный океан Земли 3-4 миллиарда лет назад мог быть в один-два раза больше, чем сегодня, и, возможно, покрывал всю поверхность планеты.

«Это зависит от условий и параметров, которые мы рассматриваем в модели, таких как высота и расположение континентов, но первичный океан мог затопить более 70, 80 и даже 90 процентов ранних континентов», — сказал Цзюньцзе Донг, доктор философии. студент факультета наук о Земле и планетах Высшей школы искусств и наук, который руководил исследованием. «В экстремальных сценариях, если бы у нас был океан, который в два раза больше, чем количество воды, которое у нас есть сегодня, это могло бы полностью затопить массивы суши, которые у нас были на поверхности ранней Земли».

Исследование было опубликовано в AGU Advances в начале этого месяца. Это бросает вызов давним предположениям о том, что объем земного океана не слишком сильно изменился с момента образования планеты. В своей основе статья углубляется в понимание происхождения воды и истории эволюции ее тел.

«На самом деле нет ничего, откуда могла бы поступать вода, кроме океанов на поверхности, а это означает, что в прошлом океаны должны были быть больше», — сказала Ребекка Фишер, соавтор исследования.

Роуз Линкольн/Гарвард фото из архива

«В геологическом сообществе, биологическом сообществе и даже в астрономическом сообществе все заинтересованы в происхождении жизни, и вода является одним из самых важных ключевых элементов, которые необходимо учитывать», — сказал Донг.

Исследователи искали не признаки жидкой воды, а ее химический эквивалент, атомы кислорода и водорода, которые связаны с недрами планеты. Они собрали все данные в научной литературе, которые смогли найти о минералах, обладающих этими признаками, и использовали цифры, чтобы подсчитать, сколько воды может быть в мантии Земли, которая составляет основную часть недр планеты. Это число называется вместимостью мантийной воды планеты. Она меняется по мере того, как внутренняя часть планеты продолжает остывать.

Группа подсчитала, каким может быть это число сегодня и сколько могло быть сохранено несколько миллиардов лет назад, чтобы увидеть, как это число изменилось. Вместимость тогда была значительно меньше.

Затем ученые сравнили эти цифры с геохимическими оценками того, сколько воды сегодня находится в мантии. Анализ показал, что фактическое содержание воды сегодня, вероятно, выше, чем максимальная вместимость воды в мантии несколько миллиардов лет назад, а это означает, что вода сегодня не смогла бы поместиться в мантии миллиарды лет назад. Это говорит о том, что вода была где-то в другом месте — на поверхности мира. По подсчетам исследователей, количество воды, которая могла уйти в мантию Земли, потенциально может быть столько же, сколько все современные океаны вместе взятые.

«Со временем вода падала в недра Земли, что имеет смысл, потому что с тектоникой плит у вас есть некоторые из плит на поверхности Земли, которые погружаются и уходят вглубь и уносят с собой воду», — сказала Ребекка. Фишер, доцент кафедры наук о Земле и планетах Клэр Бут Люс и другой ведущий автор исследования. «На самом деле нет места, откуда могла бы поступать вода, кроме океанов на поверхности, а это означает, что в прошлом океаны должны были быть больше».

Это исследование не первое, в котором предполагается, что Земля могла быть водным миром, но исследователи считают, что это первое количественное доказательство, основанное на способности мантии хранить воду.

Исследователи указывают на некоторые оговорки в исследовании, главная из которых заключается в том, что данные о минералах, используемых для определения количества воды в мантии планеты, ограничены, когда речь идет о ее более глубоких частях, которые уходят вглубь на тысячи километров.

В своем следующем проекте Донг и Фишер смотрят на Марс. Они планируют использовать аналогичную модель для определения количества воды, которое могло храниться внутри.

«Доказательства указывают на то, что на поверхности раннего Марса было значительное количество воды», — сказал Донг. «Мы хотим выяснить, имела ли эта поверхностная вода какое-то отношение к воде, которая могла храниться внутри».

Это исследование было поддержано Национальным научным фондом, Европейским исследовательским советом и стипендией Джеймса Миллса Пирса Высшей школы искусств и наук.

Родственные

Новые расчеты показывают, что рост из-за потепления будет на 30% выше прогнозов

Студенты следуют за исследователями на глубине 3000 метров под водой

Корректировка исторических измерений температуры поверхности моря раскрывает более простую картину потепления океана

Почему на Земле есть вода?

Вода необходима для жизни, какой мы ее знаем, и кажется совершенно нормальным иметь вокруг себя воду. Тем не менее, Земля — единственная известная планета, покрытая океанами. Знаем ли мы точно, откуда взялась его вода?

Это не простой вопрос: долгое время считалось, что Земля образовалась сухой – без воды, из-за ее близости к Солнцу и высоких температур, когда формировалась Солнечная система. В этой модели воду могли принести на Землю кометы или астероиды, столкнувшиеся с Землей. Такое сложное происхождение воды, вероятно, означает, что наша планета уникальна во Вселенной.

Однако в исследовании 2020 года мы показали, что вода — или, по крайней мере, ее компоненты, водород и кислород — могла присутствовать в горных породах, которые изначально сформировали Землю. Если это действительно так, то другие «голубые планеты» с жидкой водой, скорее всего, существуют где-то еще.

Вода на Земле, вода внутри Земли

Жидкая вода покрывает более 70 % поверхности Земли, из них около 95,6 % приходится на океаны и моря, а остальные 4 % — на ледники, ледяные шапки, подземные воды, озера, реки, влажность почвы и атмосферу.

Но большая часть воды Земли находится глубоко под землей: в мантии содержится от одного до десяти раз больше объема океанов.

На поверхности Земли «вода» означает два атома водорода на каждый кислород (H ₂ 0), тогда как то, что мы называем «водой» в мантии, соответствует водороду, включенному в минералы, магмы и флюиды. Этот водород может связываться с окружающим кислородом с образованием воды при соответствующих условиях температуры и давления.

Хотя вода составляет менее 0,5% массы Земли, она играет ключевую роль в эволюции самой планеты и жизни на ее поверхности.

В ранней Солнечной системе было много водорода, в основном в виде диводородного газа (H ₂ ) или связанного с атомами кислорода с образованием воды (H ₂ O). Однако Земля и другие каменистые планеты (Меркурий, Венера и Марс) образовались вблизи Солнца, где было слишком жарко, чтобы вода могла влиться в скалу в виде льда: она просто испарилась бы. Так почему же сейчас на Земле так много воды, как в мантии, так и на поверхности?

Распространенная гипотеза: водород доставляется на Землю гидратированными астероидами

Некоторые метеориты, называемые хондритами, образуются из небольших астероидов, которые, в отличие от планет, не подвергались геологической эволюции с момента своего образования. Они хорошие свидетели первых миллионов лет Солнечной системы.

Углеродистые хондриты, например, образовались достаточно далеко от Солнца, чтобы изначально содержать водяной лед (с тех пор весь он был включен в гидратированные минералы в результате гидротермальных изменений). Напротив, обычные и энстатитовые хондриты образовались ближе к Солнцу, где вода была газообразной и в больших количествах входила в горные породы: как и скалистые планеты, обычные и энстатитовые хондриты считаются «сухими».

До сих пор общепринятой гипотезой было то, что Земля образовалась из сухих материалов, а воду на нее доставляли небесные тела, образовавшиеся дальше от Солнца: гидратированные метеориты, такие как углеродсодержащие хондриты, или кометы, хотя эта последняя гипотеза недавно была опровергнута космический зонд ЕКА Розетта .

Другое происхождение земной воды?

Наше исследование рассказывает другую историю. Мы проанализировали водород в энстатитовых хондритах. Помните, что это одни из лучших аналогов горных пород, из которых сформировалась Земля, поэтому концентрации водорода в этих «сухих» породах намекают на возможное присутствие воды во время формирования Земли.

Мы сравнили состав Земли и состав энстатитовых хондритов, взглянув на количество различных изотопов (атомов одного и того же элемента, но содержащих разное количество нейтронов).