Woda na Ziemi mogła nie przylecieć z kosmosu, lecz powstać na samej planecie podczas jej formowania. Według badań opublikowanych w „Nature Geoscience” reakcje między skalnymi drobinami a gorącym wodorem mogły wytworzyć ilość wody odpowiadającą setkom oceanów.

Skąd wzięła się woda na Ziemi?

Przez dziesięciolecia naukowcy spierali się o pochodzenie ziemskiej wody. Jedna z popularnych teorii zakłada, że przyniosły ją lodowe obiekty z chłodnych, odległych rejonów młodego Układu Słonecznego, na przykład komety, meteoryty czy małe lodowe drobiny. Ta hipoteza ma jednak słabe punkty: badacze nie potrafią w pełni wyjaśnić, jak tak duża ilość materiału miała dotrzeć na Ziemię z tak daleka. Otwarte pozostają też pytania o zgodność z chemicznym składem naszej planety.

Zespół z Uniwersytetu Nowego Meksyku sprawdził inną możliwość. Woda nie musiała przybyć gotowa – mogła powstać na miejscu, w reakcjach między skalnym budulcem planety a otaczającymi ją gazami.

Deszcz skalnych drobin w wodorowej atmosferze

W młodości Ziemia rosła, łącząc niezliczone małe kawałki skał. Ten proces nazywa się akrecją drobin (ang. pebble accretion). Rosnąca planeta mogła otaczać się gęstą atmosferą bogatą w wodór, o temperaturze i ciśnieniu nieporównywalnie wyższych niż dziś.

Skalne drobiny opadające przez taką atmosferę wchodziły w reakcję z wodorem. Wodór reagował z tlenkiem żelaza zawartym w krzemianach: tlenek przechodził w metaliczne żelazo, a uwalniana była para wodna.

Eksperymenty: woda w kilka minut

Aby sprawdzić, czy to możliwe, badacze poddawali próbki skał krzemianowych działaniu temperatur od 1200 do 1400 stopni Celsjusza. Przez próbki przepływał wodór, a dla porównania powtarzano testy z helem. Pojedynczy eksperyment trwał od 15 minut do trzech godzin.

• Z wodorem: prawie 80% tlenku żelaza zamieniło się w metaliczne żelazo, a w reakcji powstawała para wodna.
• Z helem: tej reakcji nie zaobserwowano, co potwierdza kluczową rolę wodoru.

Po przeniesieniu wyników na warunki młodej Ziemi okazało się, że mechanizm mógł wytworzyć wodę w ilości setek oceanów. Współautor badania Zachary Sharp przyznał: „Nie mieliśmy pojęcia, jak szybko i ile tej wody powstanie”. Według niego woda pojawia się w tych warunkach już po kilku minutach.

Co to oznacza dla nas i dla innych planet?

Badanie nie rozstrzyga, jaką część dzisiejszej wody na Ziemi faktycznie wytworzył ten proces. Eksperymenty pokazują tylko, że jest on możliwy w warunkach przypominających wczesną Ziemię. Aby ustalić proporcje między wodą „własną” a tą dostarczoną przez komety i meteoryty, potrzebne będą kolejne badania.

Dla czytelnika w Polsce wynik ma przede wszystkim znaczenie poznawcze – nie zmienia niczego w codziennym życiu, ale porządkuje wiedzę o tym, skąd wzięły się warunki sprzyjające życiu. Badanie przeprowadzono w USA, a jego wnioski dotyczą ogólnych procesów formowania planet, więc odnoszą się do Ziemi jako całości, a nie do jakiegokolwiek regionu czy kraju.

Jeśli podobne gorące, wodorowe atmosfery występowały wokół innych młodych planet skalistych, mogły one również wytwarzać własną wodę. Wtedy do jej powstania nie byłyby potrzebne lodowe obiekty z odległych części układu planetarnego, a planet nadających się do życia mogłoby być więcej, niż sądzono. Sharp ocenia, że rozsądnie jest oczekiwać wody, a być może i życia, na innych planetach wielkości Ziemi krążących wokół obcych gwiazd. To jednak na razie hipoteza, a nie potwierdzony fakt.

Źródło: ScienceDaily – „Earth’s fiery birth may have created hundreds of oceans’ worth of water”