З магми та водню. Дослідники вперше підтвердили, що вода здатна формуватися в надрах планет без залучення комет.

У новому дослідженні, проведеному науковцями з Carnegie Science, вдалося відтворити в лабораторних умовах атмосферу, що існувала в молодих кам'янистих планетах. Основною метою роботи було вивчити, чи може вода формуватися природним шляхом під час процесу планетоутворення. Результати експериментів підтвердили цю гіпотезу: вода може виникати внаслідок хімічної реакції між розплавленою магмою та воднем, який оточує планету на початкових стадіях її розвитку.

Для моделювання цих умов науковці з'єднали розплавлений залізовмісний силікат (який можна порівняти з магматичним океаном) з молекулярним воднем — газом, що зазвичай зустрічається в щільних атмосферах молодих планет. Зразки піддавалися тиску близько 60 гігапаскалів (що приблизно в 600 тисяч разів перевищує атмосферний тиск на поверхні Землі) і нагрівали до температури, що перевищує 4000 °C. Ці умови відповідають тим, які можуть існувати в надрах ще не охололих планет, оточених водневою оболонкою.

Під час експериментального дослідження водень проникав у розплавлені матеріали та взаємодіяв з оксидами заліза, що призводило до утворення води. Керівник дослідження, Франческа Міоцці, зазначила, що у зразках було виявлено значну кількість розчиненого водню, а також сформувалися значні обсяги води. Ці експерименти стали складовою частиною проєкту AEThER, в рамках якого астрономи, геологи, космохіміки та фізики мінералів працюють разом, щоб глибше зрозуміти процеси формування планет, які можуть підтримувати життя.

Це відкриття пропонує новий погляд на давнє питання: звідки на нашій планеті з'явилася вода. Раніше існували припущення, що вода могла бути доставлена кометами або ж існувати в мантії Землі, але ці теорії не охоплюють всі аспекти. Тепер вчені висунули ще одну версію: можливо, вода сформувалася безпосередньо в надрах молодої Землі. За словами дослідників, подібний процес міг би відбуватися на будь-якій кам'янистій планеті, котра на початкових етапах свого розвитку має водневу атмосферу та розплавлену поверхню. Як з'ясувалося, така комбінація зовсім не є рідкісною.

У цьому процесі водень виконує не лише роль каталізатора для утворення води, але й істотно впливає на подальший розвиток планети. Він змінює щільність розплавлених матеріалів, прискорює або сповільнює їх охолодження та визначає, як ядро відділяється від мантії. Усі ці фактори мають критичне значення для формування атмосфери планети та її здатності до її збереження. Анат Шахар, одна з авторів дослідження, акцентувала увагу на тому, що виникнення води є не випадковим явищем, а закономірним результатом процесів, що відбуваються під час формування планет.

Ці результати можуть суттєво вплинути на сприйняття астрономами інших світів. Найбільш розповсюдженим типом планет у нашій галактиці, Чумацькому Шляху, є субнептуни — кам'янисті тіла з густими водневими атмосферними оболонками на початкових етапах їх розвитку. Якщо з часом ці атмосфери руйнуються під дією зоряного випромінювання, то в результаті залишаються менші планети, схожі на Землю, що вже можуть містити воду в своїх надрах. Це свідчить про те, що навіть ті світи, які сьогодні виглядають сухими, можуть мати водяну історію, приховану під їхньою поверхнею або в складі мінералів.