Вода на ранней Земле могла появиться из «дождя» сухих камешков
До конца не известно, была ли вода на Земле доставлена космическими телами, или образовалась уже во время роста планеты. Лабораторные эксперименты показали, что она могла возникать при реакции сухих каменных частиц с водородом в горячей атмосфере молодой Земли.
Вопрос о том, как Земля получила воду, — один из важнейших в истории нашей планеты. Ученые обсуждают как доставку воды космическими телами, так и ее образование при химических реакциях во время роста планеты.
Есть гипотеза и о том, что необходимые компоненты могли соединяться уже на формирующейся Земле. В 2023 году ученые с помощью компьютерной модели показали, что вода могла возникать при взаимодействии богатой водородом атмосферы с океаном расплавленных пород на поверхности планетных зародышей.
В той модели кислород поступал из расплава, а водород — из газовой оболочки, поэтому исходный каменный материал мог быть сухим. Расчеты также связывали эти реакции с химическим составом планеты и проникновением водорода в ее металлическое ядро, но сами по себе не были экспериментальной проверкой механизма.
Ученые из Университета Нью-Мексико (США) предположили, что вода появилась при накоплении небольших каменных частиц. Для этого воссоздали условия ранней Земли в лаборатории. Результаты опубликовали в журнале Nature Geoscience.
Специалисты воссоздали галечную аккрецию, то есть постепенный захват мелких твердых частиц из окружающего молодую звезду газопылевого диска. В отличие от роста за счет столкновений крупных тел, такой процесс позволяет быстро накапливать массу, пока в диске еще сохраняется газ.
Ученые рассмотрели ситуацию, в которой растущую планету окружает плотная водородная атмосфера, а ее нижние слои достаточно горячие для плавления каменного вещества. Частицы размером от миллиметров до сантиметров оседают сквозь эту оболочку, нагреваются и начинают реагировать с газом еще до того, как достигнут поверхности. Источником кислорода служит оксид железа, входящий в состав каменного материала. При взаимодействии с водородом из него образуются металлическое железо и вода.
В одной из серий опытов образцы массой около 100 миллиграммов выдерживали при 1200 или 1300 градусах Цельсия в течение одного либо трех часов. За несколько часов значительная часть оксида железа восстановилась до металла с образованием водяного пара. Одновременно из расплава полностью исчезли натрий и сера, поэтому прохождение частиц через такую атмосферу могло обеспечивать планету водой и менять состав материала, из которого она складывалась.
Образовавшийся металл активно забирал фосфор из окружающего расплава. По мнению ученых, если подобный металл затем опускался в ядро Земли, это могло объяснить низкое содержание фосфора в ее мантии относительно марсианской, что отмечали в научных работах ранее.
Telegram 
Дзен 
VK 
