Откуда на Земле появилась вода?

Почему на раскалённой молодой Земле появилась вода и как вулканы, астероиды и пар сотворили первые моря?

Откуда на Земле взялась вода, если молодая планета начиналась как раскалённый шар с океаном магмы? На первый взгляд кажется, что всё должно было просто выкипеть и улететь в космос. Но история земной воды оказалась не такой простой: часть её могла быть внутри самой планеты с самого начала, а часть — появиться позже благодаря космическим «грузовикам».

В прошлом рассказе мы остановились на том, как Земля остывала после бурного рождения. Поверхность постепенно покрывалась корой, из недр вырывались вулканы, а вокруг планеты формировалась ранняя атмосфера. Именно здесь начинается водная история: вода сначала не обязательно была океаном, она могла быть паром, льдом в космических телах и химически связанной частью минералов.

Когда Земля росла из пыли, камней и планетезималей, в её строительном материале уже могли присутствовать соединения водорода и кислорода. Вода не всегда выглядит как капля. Она может быть заперта в минералах, примерно как в губке, только на атомном уровне. При нагреве и плавлении часть этой воды выходила наружу вместе с вулканическими газами.

Представь гигантскую планету-скороварку. Внутри жарко, вещество перемешивается, расплавленные породы выделяют газы, а сверху ещё слишком горячо для обычного дождя. Водяной пар поднимался в атмосферу, но долгое время не мог спокойно превратиться в реки и моря: поверхность была перегрета, а удары астероидов снова и снова добавляли энергии.

Когда Земля достаточно остыла, пар начал конденсироваться. Это не значит, что за один день с неба выпал мировой океан. Скорее, начался долгий период дождей, испарения и новых дождей. Низины заполнялись водой, горячая кора трескалась, вулканы продолжали работать, и постепенно появились первые устойчивые водоёмы.

Но одной внутренней воды могло быть недостаточно — или, по крайней мере, учёные не считают это доказанным до конца. Поэтому важную роль отводят астероидам, особенно богатым углеродом и летучими веществами. Такие тела содержат воду и водосодержащие минералы. Если они часто падали на молодую Землю, то могли заметно пополнить её водные запасы.

Кометы тоже долго считались главными кандидатами на доставку воды. Они действительно богаты льдом, и идея выглядит красиво: ледяные тела врезаются в Землю и приносят будущие океаны. Но измерения состава воды показывают, что у многих комет соотношение обычного и тяжёлого водорода отличается от земного. У некоторых оно ближе, поэтому кометы не исключают полностью, но сегодня астероидный источник часто считают более подходящим.

Здесь важно слово «смесь». Вероятнее всего, у земной воды не было одного-единственного происхождения. Часть могла выйти из недр при вулканизме, часть была в первичном веществе планеты, часть добавили поздние удары астероидов и, возможно, некоторых комет. Земля собиралась долго, и вода собиралась вместе с ней разными путями.

Почему же вопрос до сих пор открыт? Потому что ранняя Земля почти не оставила прямых свидетельств. Древнейшая кора была переплавлена, разрушена движением плит и закрыта более молодыми породами. Учёные читают прошлое по косвенным следам: составу метеоритов, изотопам водорода, минералам вроде очень древних цирконов и моделям того, как планеты теряют или удерживают атмосферу.

Есть ещё одна важная деталь: воду надо не только получить, но и удержать. Земле повезло с размером и расстоянием от Солнца. Маленькая планета легче теряет атмосферу, а расположенная слишком близко к звезде может перегреться. Земная гравитация, охлаждение поверхности и дальнейший круговорот между океанами, атмосферой и недрами помогли воде сохраниться на миллиарды лет.

Итак, океаны появились не из одного внезапного события. Земля получила воду из нескольких источников: из собственного вещества, из глубин через вулканы и от космических тел, падавших в раннюю эпоху. Когда планета остыла, пар превратился в дожди, дожди — в моря, а моря со временем стали одной из главных причин, почему Земля стала обитаемой.