Согласно новому исследованию сотрудников Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, вода на планете могла образоваться в результате взаимодействия между богатой водородом атмосферой и океанами магмы. Их выводы опубликованы в журнале Nature.
На протяжении десятилетий то, что исследователи знали о формировании планет, основывалось на данных об объектах в Солнечной системе. Хотя ведутся активные споры о формировании газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, широко распространено мнение, что Земля и другие каменистые объекты образовались из диска пыли и газа, окружавшего звезду в «юности».
По мере того, как все более крупные объекты врезались друг в друга, маленькие планетезимали, которые, в конечном итоге, сформировали Землю, становились больше и горячее, растворяясь в обширном магматическом океане. Считается, что со временем, когда планета остыла, самый плотный материал погрузился внутрь, разделив Землю на три отдельных слоя: металлическое ядро, каменистую силикатную мантию и кору. Однако открытие новых экзопланет в последнее время вдохновил ученых на новый подход к моделированию «эмбрионального состояния Земли», пишут планетологи.
«Открытие экзопланет дало нам гораздо большее представление о том, как часто только что сформировавшиеся объекты окружают атмосфера, богатая молекулярным водородом H2, в течение первых нескольких миллионов лет их роста. В итоге, эти водородные оболочки рассеиваются, но оставляют “отпечатки пальцев” в составе молодой планеты», — объясняют авторы исследования. Они разработали новые модели формирования и эволюции Земли. Цель — понять, можно ли воспроизвести отличительные химические черты нашей планеты.
Используя недавно разработанную модель, ученые продемонстрировали, что в начале существования Земли взаимодействие между океаном магмы и протоатмосферой молекулярного водорода могло привести к возникновению некоторых характерных особенностей планеты, например, обилие воды, и общее окисленное состояние.
Иллюстрация показывает, как некоторые отличительные черты Земли, такие как обилие воды и ее общее окисленное состояние, потенциально связаны с взаимодействием между атмосферой молекулярного водорода и океанами магмы на планетаземалях.
Предоставлено: Эдвард Янг/UCLA и Кэтрин Кейн/Научный институт Карнеги
Исследователи использовали математическое моделирование для изучения обмена материалами между атмосферой молекулярного водорода и океанами магмы, проанализировав 25 различных соединений и 18 типов реакций — достаточно сложных, чтобы получить ценные данные о возможной истории формирования Земли, но простых для полной интерпретации.
В итоге, взаимодействия между океаном магмы и атмосферой на их смоделированной «детской» Земле привели к перемещению больших масс водорода в металлическое ядро, окислению мантии и образованию большого количества воды.
