На протяжении десятилетий астрономы размышляли о происхождении воды на Земле. Привезли ли ее ледяные кометы и астероиды после образования нашей планеты? Или вода уже присутствовала в самой Земле, когда она образовалась из вращающегося диска пыли и газа? В то время как теория доставки водой посредством льда господствовала много лет, новые исследования показывают, что планеты могут создавать собственную воду по мере своего формирования — потенциально делая жизньподдерживающие океаны гораздо более распространенными во вселенной.
Это революционное открытие вытекает из ряда экспериментов, направленных на воспроизведение экстремальных условий, царивших во время пыльного рождения молодой планеты. Ученые сосредоточились на субнептунах, распространенном типе экзопланет, большем по размеру, чем Земля, но меньшем, чем Нептун. Считается, что эти миры имеют каменистые ядра, окруженные густыми атмосферами, богатыми водородом — идеальной рецептурой для тестирования образования воды в планетарном зародыше.
Чтобы смоделировать этот процесс, исследователи создали миниатюрные модели этих планет с помощью специализированного устройства под названием «бриллиантовый пресс». Растопленную горную породу, богатую железом, сжимали при давлениях почти в 600 000 раз больше атмосферного давления на Земле и нагревали до температур свыше 7200 градусов по Фаренгейту (4000 градусов Цельсия). Эта интенсивная среда отражает условия внутри расплавленной молодой планеты, окутанной густой атмосферой, богатой водородом.
В этих смоделированных условиях планетного тигля водород легко растворялся в расплавленной горной породе. Что важно, этот водород реагировал с оксидами железа, присутствующими в расплавленном материале, образуя значительные количества воды. Вне всяких сомнений, эти эксперименты показали, что вода может возникать непосредственно из химического взаимодействия между nascent ядром планеты и ее окружающей атмосферой, богатой водородом — без каких-либо внешних поставок с комет или астероидов.
Это открытие радикально меняет наше понимание того, как планеты получают воду. Оно предполагает, что создание обширных океанов может быть неизбежным следствием самого процесса образования планет, делая воду гораздо более распространенным ингредиентом в планетарных системах по всей вселенной, чем считалось ранее. Следствия глубоки: если вода столь легко образуется при рождении планеты, то это повышает вероятность существования потенциально обитаемых миров во всей нашей галактике, кишащих необходимым для жизни как мы ее знаем компонентом.
