Теория о том, что золото могло попасть на нашу планету из космоса, звучит фантастически и к такому мнению в последнее время склоняется все больше экспертов по геологии. Откуда появилась эта теория и имеет ли она под собой основания?
Индейцы доколумбовской Америки считали, что блестящие желтые камни, которые они находили на дне рек или среди скалистых разломов, хранят силу бога солнца. Идя на войну, они надевали доспехи из этого волшебного металла, который должен был защитить их.
Но их ожидало неприятное разочарование.
Золото, которое является слишком мягким металлом, не могло сравниться со стальными доспехами испанцев. Но жители Америки, возможно, были правы, считая , что золото имеет внеземное происхождение.
“Почему люди часто находят золотые самородки прямо на поверхности земли?, – спрашивает писатель-фантаст Джон Эмсли. – Потому что это золото попало на Землю из космоса в виде метеоритов”.
Именно этой теорией, появившейся в последние несколько десятилетий, большинство ученых объясняют большое количество золота на поверхности нашей планеты. И хотя в земной коре (каменная оболочка Земли около 40 км толщиной) может содержаться всего 1,3 г золота на 1000 тонн других пород, ученые считают, что это слишком много, учитывая стандартные модели формирования планеты.
После образования нашей планеты около 4,5 млрд лет назад ее поверхность буквально вздымалась от вулканической активности и расплавленных пород. Впоследствии за десятки миллионов лет большая часть расплавленного железа опустилась сквозь земную мантию (внешнюю твердую оболочку) к ядру планеты. По логике, говорят ученые, золото должно было смешаться с железом и пойти ко дну вместе с ним. Но этого не произошло. Ученым пришлось искать этому объяснение, и большинство из них склонились к тому, что все дело в метеоритных дождях.
“Теория заключается в том, что после формирования земного ядра на Земле прошел метеоритный дождь, – рассказывает Маттиас Уиллболд, геолог из Имперского колледжа Лондона. – Эти метеориты содержали определенное количество золота, которое и оказалось в земной мантии и континентальной коре планеты”.
Г-н Уиллболд говорит, что эта теория в целом совпадает с колебаниями метеоритной активности, пик которого наблюдался более 3,8 млрд лет назад и получил название “Поздняя тяжелая бомбардировка”. Метеориты, падающие на Землю в то время, прилетели из пояса астероидов, который до сих пор существует между Землей и Марсом. Эти космические тела оставили после себя огромные кратеры, которые мы до сих пор можем видеть на поверхности Луны.
Теория о том, что золото могли занести на землю метеориты, впервые появилась после отправки на Луну миссии “Аполлон ” в 1970-х годах. Ученые, исследовавшие образцы пород из мантии Луны, нашли в них гораздо меньше иридия и золота, чем в образцах пород с поверхности Луны или земной коры и мантии. Поэтому появилось предположение, что Земля и Луна попали “под обстрел” метеоритов с большим содержанием иридия (хондритов). Драгоценное содержание этих метеоритов рассыпалось по поверхности Луны. Что касается нашей планеты, здесь важную роль сыграла внутренняя геологическая активность: благодаря ей металл находился в хондритах, затем попал и в мантию.
Эта теория получила название “гипотеза позднего формирования поверхностного слоя” и заняла центральное место в планетологии.
Также эта гипотеза объясняет другие “аномалии”, наблюдаемые в компонентном составе нашей планеты. Согласно ей, такие вещества как углерод, азот, вода и аминокислоты, которые являются ключевыми составляющими для зарождения жизни, также были занесены на Землю метеоритами.
“Они (метеориты – Ред.) – кирпичи, из которых строилась наша Земля”, – говорит Уиллболд.
Два года назад эксперт вместе с группой ученых из Оксфордского и Бристольского университетов провел исследование образцов пород из Гренландии, взятых из той части земной мантии, которая в течение длительного периода времени (около 600 млн лет) оставалась изолированной от метеоритной активности. В эксперименте ученые анализировали не содержимое золота в породах, которым 4,4 млн лет, а содержание вольфрама. Этот металл подобен золоту, но существует в других формах или изотопах. Этот факт дает ученым дополнительную информацию.
Содержание изотопов вольфрама в этих породах значительно отличается от содержания этих изотопов в других”, – говорит Уиллболд .
Из этого эксперт делает вывод, что твердые породы Гренландии являются остатками этого строения нашей планеты, существовавшей до начала “Поздней метеоритной бомбардировки”, которая, по подсчетам, произошла 4,4-3,8 млрд лет назад.
Фундаментальное исследование г-на Уиллболда является наиболее обоснованным доказательством в поддержку гипотезы позднего формирования поверхностного слоя Земли. Эта гипотеза выглядит лучшим объяснением необычного содержания изотопов вольфрама в твердых породах Гренландии, а также наиболее достоверно объясняет различия, которые в 1970-х годах были обнаружены в содержании золота и иридия в мантиях Земли и Луны.
Но эту гипотезу пытались опровергнуть.
В прошлом году команда исследователей из Мэрилендского университета во главе с Мэтью Тубулом взялась за изучение совсем других образцов геологических пород. Эти образцы были из России и были значительно “моложе” – всего 2,8 млрд лет.
Выяснилось, что эти более молодые породы содержат целый ряд элементов, известных как сидерофилы (группа переходных металлов, включая золото), которые существуют в виде изотопов вольфрама. Содержание элементов в этих образцах оказалось очень похожим на те, которые исследовал г-н Уиллболд, хотя они образовались значительно позже после метеоритной бомбардировки.
Учитывая это, команда Мэтью Тубула делает совсем другой вывод о том, чем объясняются различия в составе пород. Исследователи считают, что из-за различий в структуре земной мантии изотопы вольфрама в различных частях земного шара могли развиваться по-разному.
Вместе с тем, г-н Тубул убежден, что период Поздней бомбардировки и формирования поверхностного слоя планеты все-таки имел место, он лишь сомневается в том, что свидетельством этого является анализ содержания изотопов вольфрама.
Другие же ученые считают, что пришло время серьезно переосмыслить все имеющиеся теории.
Среди них и Минур Хумаюн из Университета штата Флорида. По его мнению, гипотеза позднего формирования поверхностного слоя была приемлемой раньше, когда ученые оперировали незначительным количеством данных, но теперь все изменилось.
Эксперт считает, что результаты анализа пород с Луны и Земли, проведенного еще в 1970-е годы, были неточными и значительно отличаются от результатов более поздних исследований, проведенных в 1990-е.
Одно из этих исследований, организованное учеными из Мэрилендского университета, не выявило большого сходства между земными породами и хондритами (метеоритами с большим содержанием иридия).
Ученые также начали находить металлы, подобные золоту, значительно глубже в земной мантии, чем ожидалось. А такое могло произойти, только если бы Земля подверглась значительно более сильному метеоритному “обстрелу” и в более ранний период. Поэтому по мнению г-на Хумаюна, гипотеза позднего формирования поверхностного слоя Земли перестала отвечать на старые вопросы, а вместо этого стала вызывать больше новых.
Г-н Хумаюн принадлежит к небольшой группе ученых, разработавших альтернативную теорию, согласно которой все золото, что содержится в земной коре (по крайней мере, большая его часть), существовало на планете с начала ее формирования. Большая его часть, конечно, слилась с железом и опустилась вниз к ядру Земли, но довольно значительная его часть растворилась в океане из магмы глубиной 700 км, который существовал в верхней части земной мантии.
А потом это золото оказалось на поверхности в результате вулканической деятельности.
По этой теории получается, что золото и другие переходные металлы должны были иметь большую способность к растворению, чем считалось ранее, иначе в магме смогла бы раствориться лишь незначительная их часть.
Эксперименты ученых НАСА Кевина Райтера и Лизы Даниэлсон указывают, что растворимая способность золота, содержащегося в породах мантии, действительно увеличивается под воздействием высокого давления и температур.
Однако пока в лабораторных условиях не удалось определить растворимость всех переходных металлов под влиянием всех возможных температур и давлений, которые могут существовать в земной мантии. А значит сейчас эта попытка объяснить присутствие золота на Земле тоже остается только гипотезой.
И все же по мнению Маттиаса Уиллболда, большинство ученых склоняются к его гипотезе позднего формирования поверхностного слоя Земли.
“Никогда нельзя быть абсолютно уверенным, – говорит он. – Но главное преимущество нашей модели в том, что все цифры прекрасно совпадают”.
Одновременно научный противник Маттиаса Уиллболда г-н Хумаюн говорит, что склонность ученых к поддержке одной из двух теорий зависит от сферы их исследований.
Геохимики-аналитики, исследующие примеси, содержащиеся в породах, считают, что теория Уиллболда важна для понимания зарождения жизни на нашей планете. В то время как геохимики-экспериментаторы, которые в лаборатории пытаются воссоздать условия, существующие в земной мантии – более открыты к новым теориям.
