Рождение воды: Ученые раскрыли космический источник воды на планетах
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, впервые экспериментально доказало, что вода является естественным и широко распространенным продуктом процесса формирования планет. Это открытие может объяснить, как такие миры, как Земля, получили свои огромные запасы воды — ключевого ингредиента для жизни.
Ученые из Института Карнеги, Парижского института физики Земли (IPGP) и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) смоделировали в лаборатории экстремальные условия молодой планеты. Сжимая и нагревая аналоги планетарных материалов между наковальнями из алмазов, они воссоздали взаимодействие между первичной водородной атмосферой и расплавленным магматическим океаном. Результаты показали, что эта реакция приводит к двум критически важным последствиям: генерации значительного количества воды и растворению огромных объемов водорода в магме.
Это открытие имеет особое значение для понимания природы самых распространенных планет в нашей галактике — так называемых суб-нептунов. Эти миры, меньше Нептуна, но массивнее Земли, как полагают, обладают каменными ядрами и плотными водородными атмосферами. Новое исследование предполагает, что в их формировании может быть заложен механизм создания обильных запасов воды.
«Наши быстро растущие знания о разнообразии экзопланет позволили нам по-новому взглянуть на самые ранние стадии формирования планет, — объясняет ведущий автор исследования Франческа Миоцци из Карнеги. — Это заставило нас задуматься о новом источнике воды, но до сих пор не хватало экспериментальных данных, подтверждающих эту теорию».
Данная работа является частью междисциплинарного проекта AEThER, объединяющего астрономов, космохимиков и планетологов. Их цель — понять, какие характеристики позволяют каменистым планетам развивать условия, благоприятные для жизни.
Эксперимент, воссоздающий рождение планеты
Чтобы смоделировать условия новорожденной планеты, команда подвергла образцы из железа и силикатов невероятному давлению до 60 гигапаскалей (в 600 000 раз выше атмосферного) и температуре свыше 4000°C. В такой среде молекулярный водород (H₂), представляющий раннюю атмосферу, вступает в реакцию с расплавленными оксидами железа в магматическом океане. В результате этой реакции кислород из оксидов железа соединяется с водородом, образуя воду (H₂O).
«Наша работа предоставила первые экспериментальные доказательства двух ключевых процессов, — заявила Миоцци. — Мы показали, что в расплав растворяется огромное количество водорода, а восстановление оксидов железа молекулярным водородом приводит к созданию значительных объемов воды».
Последствия для обитаемости планет
Это открытие имеет далеко идущие последствия. Образовавшаяся вода может оставаться в недрах планеты или со временем выделяться на поверхность через вулканическую активность. Кроме того, растворенный в магме водород влияет на ее физические и химические свойства, что, в свою очередь, может определять состав будущей атмосферы и даже процесс формирования металлического ядра.
«Присутствие жидкой воды считается критически важным для обитаемости планеты, — заключает соавтор работы Анат Шахар. — Наше исследование демонстрирует, что огромные количества воды создаются как естественное следствие процесса формирования планеты. Это огромный шаг вперед в нашем понимании того, как искать далекие миры, способные поддерживать жизнь».
Таким образом, вода может быть не редкой космической удачей, а стандартным результатом рождения каменистых планет с магматическими океанами и первичной атмосферой. Это значительно повышает шансы на то, что жизнь во Вселенной может быть широко распространенным явлением.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
