Считается, что большую часть воды на нашу планету принесли небесные тела. Однако новое моделирование показало, что весь ее объем мог сформироваться прямо на Земле. Для нужных химических реакций достаточно сравнительно короткого отрезка времени, в течение которого планета могла удержать водород в своей атмосфере.
Вода, несомненно, играет огромную роль в формировании коры нашей планеты и существовании жизни на ней. Однако мы до сих пор в точности не известно, откуда она появилась на планете. Земля сформировалась во внутренних областях Солнечной системы, ближе к «снеговой линии», где вода не могла превратиться в вечные льды и легко уносилась прочь под действием высоких температур и излучения звезды.
Самая популярная на сегодня гипотеза объясняет этот парадокс тем, что влага была занесена на Землю уже после образования планеты, в процессе долгой и активной бомбардировки богатыми льдом небесными телами. Однако существует и другое предположение, согласно которому она сформировалась непосредственно на нашей планете, за счет протекавших на молодой планете химических реакций. Такую возможность продемонстрировала новая работа ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
В самом деле, наблюдения далеких экзопланет показывают, что у многих тел размерами всего в несколько раз больше Земли есть богатая водородом атмосфера. Если они достигают размеров мини-нептунов, то такая атмосфера способна удерживаться достаточно долго. Более мелкие планеты быстро теряют летучий водород и лишь впоследствии формируют вторичные атмосферы, наполненные другими газами. Тем не менее это позволяет предположить, что и молодая Земля некоторое время обладала богатой водородом атмосферой.
Поэтому Эдвард Янг и его соавторы рассмотрели, какие химические процессы могли развиваться на нашей планете в тот краткий — порядка десятков миллионов лет — период, пока она сохраняла водород в атмосфере. Модель учитывала высокую температуру от покрытой расплавленной магмой поверхности, наличие в коре разнообразных химических веществ, включая железо, силикаты, оксиды натрия, метан, кислород, диоксид углерода и так далее — под плотным слоем водорода, создававшего дополнительный мощный парниковый эффект.
Моделирование показало, что в таких условиях на планете могли протекать самые разнообразные химические процессы, и некоторые из них действительно были. Например, в модели шло активное включение кислорода, кремния и водорода в железо земного ядра, которое сделало его менее плотным, нежели чистое железо. Это характерно и для ядра настоящей Земли. Но помимо этого, модель продемонстрировала, что выделяющийся из магмы кислород способен реагировать с водородом в атмосфере, образуя воду. Более того, ее относительное количество оказалось примерно тем же, что и на Земле.
Авторы отмечают, что такая модель довольно устойчива к различным начальным условиям. Образование воды по той же схеме возможно и при других температурах и размерах небесного тела, пока оно не становится слишком маленьким (что может объяснять отсутствие влаги на Марсе). К тому же при некоторых обстоятельствах на молодой Земле могло сформироваться намного больше воды, чем есть сегодня. Возможно, часть ее была потеряна в результате распада под действием солнечного излучения и масштабных ударов небесных тел, включая тот, что привел к появлению Луны.
