Вода на Земле не могла возникнуть сразу после формирования планеты, поскольку здесь было слишком жарко, но ученые предложили свои версии появления океанов. Земная орбита близка к Солнцу и это затрудняет накопления водного льда на ее поверхности.
Артем Оганов из Сколковского института науки и технологий и его коллеги из Нанькайского университета в Китае в рамках своего исследования выдвинули теорию, что вода на Земле появилась из сложного химического соединения, которое сейчас не существует. По словам ученых, в течение первых миллионов лет существования планеты вода хранилась в недрах современного ядра, сообщает SciTechDaily.
Одна из теорий появления воды на Земле, говорит о том, что ее могли занести кометы или льдистые астероиды, сформировавшиеся намного дальше от Солнца, но изотопный состав воды в кометах сильно отличается от земного. Возникает загадка в разнице масс тяжелого водорода из космоса и легкого водорода на Земле.
Если вода не попала на Землю из космоса, то она должна была появится из недр планеты. Но как она пережила примерно 30 млн лет ранней истории Земли, когда планета была очень горячей и на нее падали астероиды, а еще она столкнулась с другой планетой замером с Марс? До сих пор ученые не знали стабильного соединения, которое могло бы долго удерживать атомы водорода и кислорода в недрах планеты, а затем выпустить их в виде воды.
По словам ученых, первые десятки миллионов лет земной истории расплавленное железо опускалось в центр планеты и вытесняло более легкие силикаты выше. Соединения постепенно разлагались, и среди продуктов распада 11% по весу составила вода.
В силу малой плотности она постепенно поднималась вверх, и с извержениями вулканов попадала в атмосферу Земли. Так постепенно воздух стал насыщен водяным паром, и уже пар со временем конденсировался, образуя водоемы.
Артем Оганов вместе со своими китайскими коллегами использовал метод компьютерного предсказания кристаллических структур USPEX, который разработал сам российский ученый, чтобы открыть соединение, которое могло хранить воду в недрах Земли.
Это стабильное соединение называется гидросиликат магния. Его формула Mg2SiO5H2. Это соединение является стабильным при давлении в более чем 2 млн атмосфер и выдерживает очень высокие температуры.
Такое огромное давление существует в ядре Земли, которое состоит в основном из железа и элементы, из которых состоит гидросиликат магния, там просто отсутствуют.
«Это не так. Ядра в то далекое время в ранней истории Земли не было. В начале своего существования Земля имела более или менее равномерно распределенный состав, и железу потребовалось примерно 30 млн лет с момента образования планеты, чтобы добраться к ее центру, при этом оно вытолкнуло силикаты в мантию», — говорит Оганов.
По словам ученых, в течение 30 млн лет вода хранилась в виде гидросиликатов в недрах современного ядра. Когда образовалось ядро, гидросиликаты переместились выше, стали нестабильными и исчезли. В результате распада появились оксид магния и силикат магния, из которых состоит мантия, а также вода. Следующие 100 млн лет она двигалась к поверхности Земли, чтобы со временем там появились океаны.
Исследователи считают, что их гипотезу можно применить и к изучению появления воды на других планетах.
«Например, Марс имеет слишком малый размер, чтобы создать давление, которое сохранило бы гидросиликат магния в стабильном состоянии. Поэтому вода на Марс, в любом виде, скорее всего была занесена кометами», — говорит Оганов.
