Чи могло золото потрапити на Землю з космосу?

Теорія про те, що золото могло потрапити на нашу планету з космосу, звучить фантастично, та до такої думки останнім часом схиляється дедалі більше експертів з геології. Звідки з’явилася ця теорія та чи має вона під собою підґрунтя?

Індіанці доколумбівської Америки вважали, що блискуче жовте каміння, яке вони знаходили на дні річок або серед скелястих розломів, зберігає силу бога сонця. Ідучи на війну, вони одягали обладунки з цього чарівного металу, який мав захистити їх.

На них чекало прикре розчарування.

Золото, що є дуже м’яким металом, не могло зрівнятися зі сталевими обладунками іспанців. Та корінні мешканці Америки, можливо, мали рацію, вважаючи, що золото має позаземне походження.

"Чому люди часто знаходять золоті самородки просто на поверхні землі?, - запитує письменник-фантаст Джон Емслі. - Тому що це золото потрапило на Землю з космосу у вигляді метеоритів".

Фантастика чи реальність?

Саме цією теорією, що з’явилася в останні кілька десятиліть, більшість науковців пояснюють велику кількість золота на поверхні нашої планети. І хоч у земній корі (кам’яна оболонка Землі близько 40 км завтовшки) може міститися всього 1,3 грамів золота на 1000 тонн інших порід, вчені вважають, що це забагато, враховуючи стандартні моделі формування планети.

Після утворення нашої планети близько 4,5 млрд років тому її поверхня буквально здималася від вулканічної активності та розплавлених порід. Згодом за десятки мільйонів років більша частина розплавленого заліза опустилася крізь земну мантію (зовнішню тверду оболонку) до ядра планети. За логікою, кажуть вчені, золото мало б змішатися з залізом та піти на дно разом із ним. Та цього не відбулося. Науковцям довелося шукати цьому пояснення, і більшість з них схилилися до того, що справа у метеоритних дощах.

"Теорія полягає у тому, що після формування земного ядра на Землі пройшов метеоритний дощ, - розповідає Маттіас Віллболд, геолог з Імперського коледжу Лондона. - Ці метеорити містили певну кількість золота, яке й опинилося в земній мантії та континентальній корі планети".

Пан Віллболд каже, що ця теорія загалом збігається з коливаннями метеоритної активності, пік якої спостерігався понад 3,8 млрд років тому та отримав назву Пізнє важке бомбардування. Метеорити, що падали на Землю в той час, прилетіли з поясу астероїдів, який і досі існує між Землею та Марсом. Ці космічні тіла лишили по собі величезні кратери, які ми і досі можемо бачити на поверхні Місяця.

Теорія про те, що золото могли занести на землю метеорити, вперше з’явилася після відправлення на місяць місії "Аполлон" у 1970-х роках. Науковці, що досліджували зразки порід з мантії Місяця, знайшли в них набагато менше іридію та золота, ніж у зразках порід з поверхні Місяця або ж земної кори та мантії. Через це з’явилося припущення, що Земля та Місяць потрапили "під обстріл" метеоритів з великим вмістом іридію (хондритів). Дорогоцінний вміст цих метеоритів розсипався поверхнею Місяця. Що ж до нашої планети, тут важливу роль зіграла внутрішня геологічна активність: завдяки їй метал, що містився у хондритах, потрапив і до мантії.

Ця теорія отримала назву "гіпотеза пізнього формування поверхневого шару" та посіла центрове місто у планетології.

Також ця гіпотеза пояснює інші "аномалії", що спостерігаються у компонентному складі нашої планети. Згідно із нею, такі речовини як вуглець, азот, вода та амінокислоти, що є ключовими складовими для зародження життя, також були занесені на Землю метеоритами.

"Вони (метеорити – Ред.) – цеглини, з яких будувалася наша Земля", - каже пан Віллболд.

Два роки тому експерт разом із групою науковців з Оксфордського та Бристольского університетів провів дослідження зразків порід з Гренландії, що взятих з тієї частини земної мантії, яка протягом тривалого періоду часу (близько 600 млн років) лишалася ізольованою від метеоричної активності. Під час експерименту науковці аналізували не вміст золота у породах, яким 4,4 млн років, а вміст вольфраму. Цей метал подібний до золота, але існує в інших формах чи ізотопах. Цей факт дає вченим додаткову інформацію.

"Вміст ізотопів вольфраму у цих породах значно відрізняється від вмісту цих ізотопів в інших", - каже пан Віллболд.

З цього експерт робить висновок, що тверді породи Гренландії є залишками тієї будови нашої планети, що існувала до початку Пізнього метеоритного бомбардування, яке, за підрахунками, відбулося 4,4-3,8 млрд років тому.

Фундаментальне дослідження пана Віллболда є найбільш обґрунтованим доказом на підтримку гіпотези пізнього формування поверхневого шару Землі. Ця гіпотеза виглядає найкращим поясненням незвичного вмісту ізотопів вольфраму у твердих породах Гренландії, а також найбільш достовірно пояснює відмінності, які в 1970-х роках були виявлені у вмісті золота та іридію в мантіях Землі та Місяця.

Інша точка зору

Але цю гіпотезу намагалися спростувати.

Минулого року команда дослідників з Мерілендського університету на чолі з Метью Тубулом взялася за вивчення зовсім інших зразків геологічних порід. Ці зразки походили з Росії та були значно "молодшими" – всього 2,8 млрд років.

З’ясувалося, що ці більш молоді породи містять цілу низку елементів, відомих як сідерофіли (група перехідних металів, включно із золотом), які існують у вигляді ізотопів вольфраму. Тобто вміст елементів у цих зразках виявився дуже подібним до тих, які досліджував пан Віллболд, хоч вони утворилися значно пізніше після метеоритного бомбардування.

З огляду на це команда Метью Тубула робить зовсім інший висновок щодо того, чим пояснюються розбіжності у складі порід. Дослідники вважають, що через відмінності у структурі земної мантії ізотопи вольфраму в різних частинах земної кулі могли розвиватися по-різному.

Водночас пан Тубул переконаний, що період Пізнього бомбардування та формування поверхневого шару планети таки мав місце, він лише сумнівається у тому, що свідченням цього є аналіз вмісту ізотопів вольфраму.

Інші ж науковці вважають, що настав час серйозно переосмислити всі наявні теорії.

Серед них і Мінур Хумаюн з Університету штату Флорида. На його думку, гіпотеза пізнього формування поверхневого шару була прийнятною раніше, коли вчені оперували незначною кількістю даних, але тепер все змінилося.

Експерт вважає, що результати аналізу порід з Місяця та Землі, проведеного ще у 1970-ті роки, були неточними та значно відрізняються від результатів пізніших досліджень, проведених у 1990-ті .

Одне з цих досліджень, організоване науковцями з Мерілендського університету, не виявило великої подібності між земними породами та хондритами (метеоритами з великим вмістом іридію).

Науковці також почали знаходити метали, подібні до золота, значно глибше у земній мантії, аніж очікувалося. А таке могло статися, тільки якщо б Земля піддалася значно сильнішому метеоритному "обстрілу" та у більш ранній період. Тож на думку пана Хумаюна, гіпотеза пізнього формування поверхневого шару Землі перестала відповідати на старі запитання, а, натомість, почала викликати більше нових.

Пан Хумаюн належить до невеликої групи науковців, які розробили альтернативну теорію, згідно із якою все золото, що міститься у земній корі (чи принаймні переважна його частина), існувало на планеті від початку її формування. Більша його частина звісно злилася із залізом та опустилася вниз до ядра Землі, але доволі значна його частина розчинилася в океані з магми глибиною 700 км, що існував у верхній частини земної мантії.

А пізніше це золото опинилося на поверхні внаслідок вулканічної діяльності.

За цією теорією виходить, що золото та інші перехідні метали повинні були мати більшу здатність до розчинення, аніж вважалося раніше, інакше у магмі змогла б розчинитися лише незначна їхня частина.

Експерименти науковців НАСА Кевіна Райтера та Лізи Даніелсон вказують, що розчинна здатність золота, що міститься в породах мантії, і справді збільшується під впливом високого тиску та температур.

Однак поки що в лабораторних умовах не вдалося визначити розчинність усіх перехідних металів під впливом усіх можливих температур та тисків, що можуть існувати у земній мантії. А отже нині ця спроба пояснити присутність золота на Землі теж залишається лише гіпотезою.

Та все ж на думку Маттіаса Віллболда, більшість вчених схиляються до його гіпотези пізнього формування поверхневого шару Землі.

"Ніколи не можна бути абсолютно певним, - каже він. - Та головна перевага нашої моделі у тому, що всі цифри чудово збігаються".

Водночас науковий супротивник Маттіаса Віллболда пан Хумаюн каже, що схильність науковців до підтримки однієї з цих двох теорій залежить від сфери їхніх досліджень.

Геохіміки-аналітики, які досліджують домішки, що містяться у породах, вважають, що теорія Віллболда важлива для розуміння зародження життя на нашій планеті. В той час як геохіміки-експериментатори, які в лабораторії намагаються відтворити умови, що існують в земній мантії, - більше відкриті до нових теорій.

За матеріалами статті Вільяма Кремера, BBC World Service