Земля могла сама создать сотни океанов воды в огненной ранней атмосфере
Земля могла создать сотни океанов воды в своей огненной ранней атмосфере, что говорит о том, что вода и, возможно, жизнь могут быть распространены по всей Вселенной. Новое исследование, опубликованное в Nature Geoscience, предполагает, что химические реакции между каменистыми гальками и богатой водородом атмосферой молодой Земли могли произвести огромное количество воды.
Открытие предлагает новое объяснение того, как наша планета получила один из важнейших ингредиентов для жизни. Оно также поднимает возможность, что другие каменистые планеты во Вселенной могли генерировать воду через подобные процессы, потенциально делая пригодные для жизни миры более распространёнными, чем считалось ранее.
Исследователи Университета Нью-Мексико изучили эту возможность, воссоздав часть экстремальных условий, существовавших во время формирования Земли. Исследование возглавила аспирантка Сусмита Гарай вместе с профессором Закари Шарпом, директором факультета наук о Земле и планетах, и Питером Олсоном. Их эксперименты рассматривали, что происходит, когда горные породы, содержащие железо, реагируют с водородом при экстремально высоких температурах.
«Предыдущие идеи об источнике воды на Земле опираются на внешний источник, такой как кометы или метеориты. Здесь мы показываем, что практически любая планета размером с Землю должна иметь воду благодаря этому недавно выявленному механизму», — объяснил Шарп. «Чтобы оценить возможность того, что «гальковый дождь» является источником воды, нам нужно было провести некоторые очень сложные высокотемпературные эксперименты. Усилия доктора Гарай принесли плоды, когда она обнаружила, что вода производится всего за несколько минут в высокотемпературной среде атмосферы ранней Земли».
Новое объяснение происхождения воды на Земле. Десятилетиями учёные спорили о том, откуда на Земле взялась вода. Одна из заметных теорий предполагает, что большая её часть была доставлена на формирующуюся планету ледяным материалом из холодных, более отдалённых регионов ранней Солнечной системы. Согласно этому объяснению, богатые водой объекты, включая маленькие ледяные гальки, двигались внутрь и в конечном итоге внесли вклад в водоснабжение Земли. Однако исследователям не удалось полностью объяснить, как достаточно этого материала могло достичь нашей планеты с таких больших расстояний. Есть также нерешённые вопросы о том, объясняет ли этот процесс доставки химический состав Земли.
Новое исследование изучает другой путь появления воды. Вместо прибытия уже содержащейся во льду или других материалах, вода могла производиться непосредственно через реакции с участием каменистых ингредиентов, построивших Землю, и окружающих её газов.
В ходе самых ранних стадий планеты бесчисленные маленькие куски горной породы постепенно соединялись, образуя более крупное тело. Учёные называют этот процесс роста аккрецией гальки. По мере того как Земля набирала массу, она могла накапливать плотную атмосферу, содержащую большие объёмы водорода, с температурами и давлениями, гораздо более высокими, чем на планете сегодня. В этих условиях каменистые гальки, падая сквозь атмосферу, могли запустить замечательную химическую реакцию. Водород в окружающем газе реагировал бы с оксидом железа внутри силикатных пород, превращая оксид железа в металлическое железо и высвобождая водяной пар.
Эксперименты показывают, что вода может образовываться за минуты. Чтобы определить, может ли этот процесс действительно происходить, исследователи подвергли образцы силикатной породы температурам от 1200 до 1400 градусов Цельсия. Они провели эксперименты с проточным газообразным водородом и повторили тесты с гелием для сравнения. Каждый эксперимент длился от 15 минут до трёх часов.
Результаты дали убедительные доказательства того, что предложенная реакция работает в этих экстремальных условиях. Когда породы нагревались в водороде, почти 80% их оксида железа превращалось в металлическое железо, а водяной пар производился в ходе реакции. Для сравнения, той же реакции учёные в гелиевой среде не наблюдали.
