Вважається, що більшість води на нашу планету принесли небесні тіла. Однак нове моделювання показало, що вся вона могла сформуватися прямо на Землі. Для необхідних хімічних реакцій досить порівняно короткого терміну, протягом якого міг утримати водень у своїй атмосфері.
Важко переоцінити ту роль, яку вода грає у формуванні кори нашої планети та існуванні життя на ній. Однак ми досі точно не знаємо, звідки тут з’явилася така велика кількість вологи. Земля сформувалася у внутрішніх областях Сонячної системи, ближче до «сніжної лінії», де вода не могла перетворитися на вічні льоди і легко неслася геть під дією високих температур та випромінювання зірки. Недарма багато астероїдів, що з’явилися в ту ж епоху, демонструють напрочуд близький склад, за винятком повної відсутності води.
Найпопулярніша на сьогодні гіпотеза пояснює цей парадокс тим, що волога була занесена на Землю вже після утворення планети, у процесі довгого та активного бомбардування багатими льодом небесними тілами. Однак існує й інше припущення, згідно з яким вона сформувалася прямо тут, за рахунок хімічних реакцій, що протікали на молодій планеті. Таку можливість продемонструвала нова робота вчених із Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, стаття яких опублікована в журналі Nature.
Справді, спостереження далеких екзопланет показують, що в багатьох тіл розмірами всього в кілька разів більше за Землю є багата воднем атмосфера. Якщо вони досягають розмірів міні-нептунів, то така атмосфера здатна утримуватись досить довго. Дрібніші планети швидко втрачають летючий водень і лише згодом формують вторинні атмосфери, наповнені іншими газами. Проте це дозволяє припустити, що й молода Земля деякий час мала багату на водень атмосферу.
Тому Едвард Янг (Edward Young) та його співавтори розглянули, які хімічні процеси могли розвиватися на нашій планеті в той короткий – близько десятків мільйонів років – період, доки вона зберігала водень в атмосфері. Модель враховувала високу температуру від покритої розплавленою магмою поверхні, наявність у корі різноманітних хімічних речовин, включаючи залізо, силікати, оксиди натрію, метан, кисень, діоксид вуглецю тощо — під щільним шаром водню, що створював додатковий потужний парниковий ефект.
Моделювання показало, що в таких умовах на планеті могли протікати найрізноманітніші хімічні процеси і деякі з них дійсно були. Наприклад, у моделі йшло активне включення кисню, кремнію та водню в залізо земного ядра, яке зробило його менш щільним, ніж чисте залізо. Це і для ядра справжньої Землі. Але крім цього, модель продемонструвала, що кисень, що виділяється з магми, здатний реагувати з воднем в атмосфері, утворюючи воду. Більше того, її відносна кількість виявилася приблизно такою самою, як і на Землі.
Автори відзначають, що така модель досить стійка до різних початкових умов. Утворення води за тією ж схемою можливе і за інших температур і розмірів небесного тіла, поки воно не стає занадто маленьким (що може пояснювати відсутність вологи на Марсі). До того ж за деяких обставин на молодій Землі могло сформуватися набагато більше води, ніж сьогодні. Можливо, її частина була втрачена внаслідок розпаду під дією сонячного випромінювання і масштабних ударів небесних тіл, включаючи той, що призвів до появи Місяця.
