Происхождение воды на Земле является одной из важнейших тем международных научных исследований. Считается, что она могла прийти из космоса – молекулы воды прибыли за планету вместе с кометами. Но в ходе новой научной работы ученые из Сколтеха вместе с коллегами из Китая сформулировали новую теорию, сообщает Physical Review Letters.
Авторы отметили, что «изотопный состав воды в кометах сильно отличается от состава воды на Земле», поэтому этот источник представляется сомнительным. Новая теория гласит, что вода поступила из глубины мантии или даже из ядра Земли.
Но оставалось неизвестным, как она смогла сохраниться в течение первых 30 миллионов лет существования планеты, когда та была очень горячей и подвергалась непрерывной бомбардировке астероидами. В этих условиях влага должна была испариться, даже если ее запасы находились на большой глубине (до нескольких сотен километров).
В ходе исследования ученые впервые выявили химическое соединение, которое смогло бы достаточно долго удерживать атомы водорода и кислорода в недрах планеты, а затем высвобождать их в виде воды. Это гидросиликат магния с формулой Mg2SiO5H2, который содержит более 11% воды по весу. Данное соединение сохраняет стабильность при давлении более 2 миллионов атмосфер и при чрезвычайно высоких температурах (как в ядре Земли).
В начале своего формирования Земля была лишена твердого ядра. Она имела более или менее равномерный состав, и железу потребовалось около 30 миллионов лет, чтобы проникнуть в центр. При этом оно выталкивало силикаты в слой, сейчас известный как мантия.
В течение этого периода Земля пережила наиболее активную фазу космических бомбардировок. Когда же возникло жесткое ядро, гидросиликаты оказались вытеснены в области более низкого давления, где стали нестабильными и разложились. В результате образовались оксид магния и силикат магния, которые сегодня составляют мантию, и вода, которая начала свое «путешествие» на поверхность продолжительностью 100 миллионов лет.
Сейчас вышеуказанное химическое соединение на Земле отсутствует. Хотя оно существовало крайне недолгий по космическим меркам срок, оно оказало огромное влияние на эволюцию планеты. Благодаря ему на Земле появилась поверхностная вода, которая не только способствует развитию жизни, но и стабилизирует климат. А наличие воды в подповерхностных слоях способствовало тектонике плит – процессу, без которого невозможно было бы рождение континентов и океанов.
Исследование важно и для понимания эволюции других планет. Так, Марс слишком мал для создания давления, которое стабилизировало бы гидросиликат магния. Поэтому на нем так сухо.
Ученые измерили Млечный Путь