Новое исследование переворачивает все, что мы знаем о воде на Земле

Как из камня и водорода образовалась вода?

Одна из ведущих гипотез гласит, что воду на Землю принесли ледяные частицы, образовавшиеся в холодных регионах ранней Солнечной системы. Но остаются вопросы: как они преодолели такие расстояния и объясняет ли это химический состав планеты. Поэтому группа ученых проверила другой сценарий. Исследование провела аспирантка Сусмита Гарай вместе с профессором Закари Шарпом, возглавляющим отделение наук о Земле и планетах, и Питером Олсоном, пишет SciTechDaily.

Ученые проверяли, могут ли силикатные породы с железом вступать в реакцию с водородом в условиях, схожих с теми, что существовали во время формирования планет. Образцы нагревали до температуры от 1200 до 1400 градусов Цельсия, а эксперименты длились от 15 минут до трех часов. Часть образцов обдували водородом, другие нагревали в гелии для сравнения.

Что показали эксперименты?

В опытах с водородом почти 80 процентов оксида железа превратилось в металлическое железо, а побочным продуктом стал водяной пар. Водород вступал в реакцию с кислородом, который был связан с железом в породах. В гелии такой реакции не произошло.

Чтобы оценить, может ли "дождь из камешков" быть источником воды, нам пришлось разработать и провести очень сложные высокотемпературные эксперименты. Усилия доктора Гарай окупились сполна: она обнаружила, что вода образуется всего за несколько минут в высокотемпературной среде ранней атмосферы Земли– прокомментировал профессор Закари Шарп.

Как это могло произойти на ранней Земле?

Чтобы эта химическая реакция наполнила планету водой, породы и водород должны были соединиться при соответствующих условиях. Это могло происходить во время так называемой аккреции камешков, когда мелкие каменистые частицы собираются вместе и формируют большой объект. Когда растущая планета стала достаточно массивной, вокруг нее могла появиться горячая атмосфера с высоким давлением, богатая водородом. Силикатные камешки, падавшие сквозь нее, вступали в реакцию, которую проверили в лаборатории.

Шарп объясняет, что предыдущие гипотезы предполагали наличие внешнего источника воды, в частности комет или метеоритов. Новый механизм, по его словам, показывает, что воду могла бы получить практически любая планета размером с Землю. Экстраполяция результатов дает основания полагать, что таким путем могли образоваться сотни больших скоплений воды.

Что это означает для поиска жизни?

Если подобные условия возникали вокруг других каменистых планет, то эта реакция может быть распространенным путем к появлению воды на земноподобных мирах за пределами Солнечной системы. Идея аккреции камешков появилась всего около десяти лет назад, но она решает многие проблемы в теории формирования планет.

Теперь мы видим, что она также может объяснить, почему наша планета пригодна для жизни. А значит, вполне разумно ожидать, что и другие тела размером с Землю у других звезд имеют воду и, возможно, жизнь– добавил Шарп.

В то же время эксперименты лишь доказывают, что такой механизм возможен. Чтобы определить, какая доля земной воды действительно образовалась именно так, необходимы дополнительные исследования.