Вода окружает нас, падает с неба, мчится по руслам рек, льется из кранов, и все же многие из нас никогда не переставали задаваться вопросом, откуда она берется. Ответ сложен, он простирается далеко за пределы прилива или тучи, тяжелой от дождя, и вплоть до самых истоков Вселенной.
Вскоре после Большого взрыва протоны, нейтроны и электроны роились при температуре 10 миллиардов градусов. В течение нескольких минут водород, а затем и гелий, известные как более легкие элементы, сформировались из этих атомных строительных блоков в процессе, называемомнуклеосинтез (у лития тоже была эпизодическая роль). появились намного позже, когда более легкие элементы подверглись слиянию внутри звезд и во время вспышек сверхновых. Со временем звезды посылали волну за волной эти более тяжелые элементы, включая кислород, в космос, где они смешивались с более легкими элементами.
Конечно, образование молекул водорода и кислорода и последующее образование воды - разные вещи. Это потому, что даже когда молекулы водорода и кислорода смешиваются, им все равно нужна искра энергии для образования воды. Это жестокий процесс, и до сих пор никто не нашел способ безопасного создания воды на Земле.
Так как же наша планета оказалась покрытой океанами, озерами и реками? Простой ответ: мы все еще не знаем, но у нас есть идеи. В одном из предположений говорится, что почти 4 миллиарда лет назад миллионы астероидов и комет врезались в поверхность Земли. Беглый взгляд на испещренную кратерами поверхность Луны дает нам представление о том, какими были условия. Предполагается, что это были не обычные камни, а скорее эквивалент космических губок, наполненных водой, которая выделялась при ударе.
Хотя астрономы подтвердили, что астероиды и кометы выдерживают критику, некоторые ученые считают, что это не так. Они задаются вопросом, могло ли произойти достаточно столкновений, чтобы объяснить всю воду в океанах Земли. Также исследователи из Калифорнийского технологического института обнаружили, что вода с кометы Хейла-Боппа содержит гораздо больше тяжелой воды (она же HDO, с одним атомом водорода, одним атомомдейтерия и одним атомом кислорода) чем земные океаны, а это означает, что либо кометы и астероиды, столкнувшиеся с Землей, сильно отличались от Хейла-Боппа, либо Земля получила свою обычную воду (она же H2O, два атома водорода и один атом кислорода) каким-то другим способом.
Совсем недавно астрономы, возможно, обнаружили, что первое может быть правдой. Используя наблюдения Стратосферной обсерватории для инфракрасной астрономии (SOFIA) - переоборудованного самолета 747, летящего на большой высоте с 2,7-метровым (106-дюймовым) инфракрасным телескопом, торчащим из хвостовой части, - они обнаружили, что, когда комета Виртанена максимально сблизилась с Земля в декабре 2018 года выбрасывала в космос очень «океанический» водяной пар.
Виртанен принадлежит к особому семейству комет, называемых «гиперактивными кометами», которые выбрасывают в космос больше водяного пара, чем другие. Исследователи пришли к этому выводу, сравнив соотношение наблюдаемых H2O и HDO. Земные океаны имеют очень специфическое отношение D/H (отношение дейтерия к водороду), и похоже, что Виртанен имеет такое же соотношение. Поскольку наблюдение инфракрасных волн с земли невозможно (атмосфера Земли блокирует эти длины волн), только космические телескопы и SOFIA (которые летают над большей частью атмосферы) могут надежно наблюдать за кометами.
В другом предложении говорится, что молодая Земля подверглась бомбардировке кислородом и другими тяжелыми элементами, произведенными на Солнце. Кислород в сочетании с водородом и другими газами выделяется с Земли в процессе, известном какдегазация, попутно образуя океаны и атмосферу Земли.
Группа ученых из японского Токийского технологического института выдвинула еще одну теорию, согласно которой толстый слой водорода мог когда-то покрывать поверхность Земли, в конечном итоге взаимодействуя с оксидами в земной коре и образуя океаны нашей планеты.
Наконец, компьютерное моделирование, о котором сообщалось в 2017 году, предполагает более близкое происхождение по крайней мере некоторого количества воды на нашей планете. Идея состоит в том, что вода может образоваться глубоко внутри мантии Земли и, в конечном итоге, выйти наружу в результате землетрясений.
Итак, хотя мы не можем с уверенностью сказать, как вода попала на Землю, мы можем сказать, что нам повезло.