Цивилизация
Благодаря воде наша планета из космоса выглядит голубой, вода — это то, на чем держится существование жизни на Земле, она покрывает 70% поверхности планеты. Однако, несмотря на распространенность молекул воды на Земле, ученые много десятилетий не могут прийти к консенсусу по поводу одного вопроса — откуда она взялась на Земле?
Существуют две главные гипотезы ее происхождения на планете. Первая, более популярная в наши дни, предполагает, что вода имеет внеземное происхождение и была занесена на планету миллиарды лет назад кометами или содержащими воду астероидами. Вторая гипотеза допускает возможность земного происхождения воды или ее изначального существования в составе протопланетного диска, из материала которого образовалась наша планета.
В работе ученых 2015 года были продемонстрированы убедительные доказательства того, что вода на Земле могла происходить из протосолнечной туманности. Новое исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, утверждает — вода могла образоваться на Земле за счет ее внутренних механизмов.
К такому выводу пришли ученые из Университета Саскачевана (Канада), использовав метод классической молекулярной динамики в компьютерных вычислениях.
Моделирование показало, что вода может образовываться в недрах Земли при определенных экстремальных условиях — высокой температуре и давлении, которые присутствуют в верхних слоях мантии.
«Это один из способов, которым вода может образовываться на Земле, — пояснил Джон Тсе, соавтор работы. — Мы показали, что образование воды возможно в естественных условиях Земли, а не за ее пределами». Сырьем для образования молекул воды в глубинах Земли может быть обыкновенный кварц, SiO2, один из наиболее распространенных минералов в земной коре и мантии. В обычных условиях кварц химически очень стабилен, однако в условиях верхней мантии, которая простирается от земной коры на глубину 410 км, он пребывает в разогретом состоянии, что позволяет ему вступать в химические реакции.
Расчеты показали, что при температуре 1400 градусов и давлении 20 тыс. атмосфер кварц способен вступать в реакции с водородом, в результате чего получаются гидриды кремния и жидкая вода.
«И пока продолжается поступление водорода, можно предположить, что вода, образующаяся в этом процессе, могла служить поставщиком исходной воды», — считает Тсе. В 2014 году о возможности такого процесса говорили японские ученые, получившие интересные экспериментальные результаты. Однако расчеты команды Тсе показали, что жидкая вода должна образовываться не на поверхности кристаллов кварца, как предполагалось ранее, а внутри.
«Мы провели очень точную компьютерную симуляцию в условиях, близких к японскому эксперименту, и рассчитали ход реакции, — пояснил Тсе. — Жидкий водород проникает сквозь слои кварца и образует воду не на поверхности, а в толще минерала».
Поскольку эта вода не может выйти за пределы кварца по мере образования, она может становиться триггером сейсмической активности, считают геофизики.
«Образование и высвобождение воды под сверхвысоким давлением может становиться важным триггером землетрясений глубоко в литосфере, иногда довольно глубже коры», — считает глава Британской геологической службы Джон Ладден, который не принимал участия в исследовании.