Учёные долго считали, что на ранней Земле было мало водорода. Они смотрели на метеориты — энстатитовые хондриты, химически похожие на нашу планету. В них водорода вроде не находили. Но позже выяснилось: водород там был, просто прятался в органике, силикатных стёклах и соединениях серы. Значит, и Земля могла быть им насыщена.
А что если смешать водород из атмосферы с кислородом из магматического океана? В 2023 году группа учёных смоделировала такой процесс и пришла к выводу: планета может сама создавать воду. Оставался вопрос — сколько.
Ответ появился два года спустя благодаря экспериментам Харрисона Хорна из Lawrence Livermore National Laboratory и Шима из Arizona State University. Они решили проверить, как рождается вода на субнептунах — распространённых экзопланетах в 2–4 раза больше Земли. Телескопы показывают, что у таких планет, даже вплотную прижатых к раскалённым звёздам, атмосферы богаты водой. Как это объяснить?
Команда пять лет разрабатывала методику: они помещали водород (крайне взрывоопасный газ) под огромное давление в алмазных наковальнях и одновременно плавили образцы горных пород лазерами. «Мы сломали много алмазов», — вспоминает Шим. Высокое давление оказалось ключевым — оно резко ускоряет химическую реакцию. Результат превзошёл все ожидания: воды образовалось в 1000 раз больше, чем предсказывали модели. Второе независимое исследование, опубликованное примерно тогда же, дало схожие цифры.
«Это доморощенная, местная вода, — говорит планетолог Пол Бирн из Washington University в Сент-Луисе. — Никаких комет и астероидов не нужно».
Означает ли это, что Земля сама создала свои океаны? Хорн и Шим считают такой сценарий возможным. Но не все согласны. Проблема в том, хватило ли у Земли водорода в атмосфере, чтобы создать нужное давление. Субнептуны гораздо массивнее, их гравитация лучше удерживает лёгкий газ. «Земля находится на грани, где такое может начаться», — осторожно замечает Хорн. Андерс Йохансен из Копенгагенского и Лундского университетов сомневается, что планета земной массы способна на масштабную «водяную фабрику». Однако Бирн возражает: реакция может быть очень быстрой — Земле хватило бы и одного мгновения, чтобы создать океаны.
Если это правда, то последствия грандиозны: возможно, бесчисленные планеты рождаются уже богатыми водой — а это одно из необходимых условий для жизни. И всё же история на этом не заканчивается. Кометы снова в деле: в 2011 году телескоп Herschel обнаружил, что у кометы Hartley 2 изотопный состав воды почти идентичен земному.