Вода на Землі могла з’явитися не лише завдяки кометам і метеоритам, які доставляли її з космосу. Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature Geoscience, свідчить, що значна частина води могла утворитися безпосередньо під час формування планети внаслідок хімічних реакцій між кам’янистими частинками та багатою на водень атмосферою молодої Землі.
Дослідники з Університету Нью-Мексико відтворили умови, які могли існувати приблизно 4,5 мільярда років тому. На ранніх етапах формування Землі численні невеликі уламки порід поступово об’єднувалися, збільшуючи масу планети. Цей процес називають акрецією гальки. Водночас навколо молодої Землі могла сформуватися щільна атмосфера з високим вмістом водню, температурою та тиском, значно вищими за сучасні.
За таких умов водень міг вступати в реакцію з оксидом заліза у складі силікатних порід. У результаті оксид заліза перетворювався на металеве залізо, а побічним продуктом ставала водяна пара.
Щоб перевірити цю гіпотезу, науковці нагрівали зразки силікатних порід до температури 1200–1400 °C у середовищі водню. Експерименти тривали від 15 хвилин до трьох годин. Для порівняння дослідники також використовували гелій.
Результати підтвердили, що реакція відбувається саме за наявності водню. У таких умовах майже 80% оксиду заліза в зразках перетворилося на металеве залізо, а під час процесу утворювалася водяна пара. У середовищі гелію аналогічної реакції не спостерігали.
Особливо вражаючими виявилися розрахунки, засновані на результатах експериментів. За оцінками команди, під час формування Землі цей механізм міг виробити обсяг води, еквівалентний сотням сучасних океанів. Керівник дослідження Захарі Шарп зазначив, що науковці очікували утворення води, але не могли передбачити, наскільки швидко та в яких масштабах відбуватиметься реакція.
Відкриття може змінити уявлення про походження земної води. Традиційна гіпотеза передбачає, що значна її частина потрапила на планету разом із багатими на лід об’єктами з віддалених областей молодої Сонячної системи. Однак цей сценарій не повністю пояснює, як достатня кількість такого матеріалу могла дістатися Землі.
Нова робота пропонує додатковий механізм: планета могла виробляти воду з речовин, які вже були присутні під час її формування. Це також має значення для пошуку життя за межами Сонячної системи. Якщо подібні умови виникають під час формування інших кам’янистих планет земного розміру, вони теж можуть самостійно утворювати значні запаси води.
Водночас дослідження поки не встановлює, яка частина сучасної земної води виникла саме таким способом. Науковцям ще належить порівняти внесок цієї реакції з водою, доставленою кометами, метеоритами та іншими космічними об’єктами. Проте результати вказують на те, що здатність утворювати воду може бути природною частиною процесу формування кам’янистих планет.
