Ученые выяснили, где пряталась вода на Земле во время бомбежки метеоритов
Химическое соединение, которое помогло сохранить воду на Земле в самый ранний период ее формирования, открыли ученые в новом исследовании, 25 января сообщает Phys.org.
Происхождение воды на нашей планете является актуальным вопросом и для настоящего времени. В недавнем исследовании, ученые Сколковского института науки и технологий предположили наличие химического соединения, которое, хотя и исчезло в настоящее время, могло сохранять воду глубоко под землей в эпоху, когда массивные столкновения, должно быть, испарили поверхностную воду с Земли.
Известно, что даже небольшое количество воды глубоко под поверхностью резко увеличивает пластичность горных пород, что необходимо для тектоники плит — процесса, который формирует континенты и океаны, а также вызывает землетрясения и вулканизм. Но, несмотря на ее огромное значение для эволюции скалистых планет, мы не знаем, откуда взялась вода на Земле.
«Некоторые ученые думали, что наша вода была занесена кометами, но этот источник, похоже, очень ограничен — изотопный состав воды в кометах сильно отличается от состава воды на Земле», — сказал профессор Артем Оганов из Сколтеха.
Если вода не пришла сверху, она, должно быть, пришла снизу, из глубины мантии или даже из ядра Земли. Но непонятно как она могла пережить жестокие первые 30 миллионов лет в истории Земли, когда планета была очень горячей и подвергалась непрерывной бомбардировке.
Для решения задачи группа ученых из России и Китая использовали метод прогнозирования кристаллической структуры Оганова USPEX, чтобы обнаружить подходящее соединение: гидросиликат магния с формулой Mg2SiO5H2, который содержит более 11% воды по весу и стабилен при давлении более 2 миллионов атмосфер и при чрезвычайно высоких температурах.
Такое давление существует в ядре Земли. Но в то время не было никакого ядра. В начале своего существования Земля имела более или менее равномерно распределенный состав, и железу потребовалось примерно 30 миллионов лет с момента образования планеты, чтобы просочиться в ее центр, выталкивая силикаты в то, что сейчас называется мантией, объяснил Оганов.
Это означает, что в течение 30 миллионов лет часть земной воды надежно хранилась в виде гидросиликатов в глубинах современного ядра. В течение этого времени Земля выдержала самую тяжелую фазу бомбардировки астероидами. К тому времени, когда образовалось ядро, гидросиликаты были вытеснены в области более низкого давления, где они стали нестабильными и разложились. Это привело к образованию оксида магния и силиката магния, которые сегодня составляют мантию, и воды, которая начала свое путешествие на поверхность продолжительностью 100 миллионов лет.
«В то же время на Землю обрушивались астероиды и даже протопланеты, но вода была в безопасности, потому что она еще не пробилась на поверхность», — добавил Оганов.
Новая гипотеза о происхождении воды имеет значение и для других небесных тел. «Марс, например, слишком мал, чтобы создавать давления, необходимые для стабилизации гидросиликата магния, — сказал Оганов. — Это объясняет, почему там так сухо, и означает, что какая бы вода ни существовала на Марсе, она, скорее всего, поступила от комет».