Гипотезы происхождения воды на Земле

Современная наука рассматривает несколько основных гипотез появления жидкой воды на нашей планете несколько миллиардов лет назад, которые, вероятно, дополняют друг друга. Ниже приведены наиболее признанные из них среди научного сообщества.

1. Эндогенная (внутренняя) гипотеза. Согласно этой теории, вода образовалась внутри Земли в процессе её формирования около 4,5 млрд лет назад. Когда молодая Земля находилась в расплавленном состоянии, водород и кислород, входившие в состав минералов и газов протопланетного облака, могли соединяться в воду под действием высоких температур и давлений. Эта вода выделялась из недр планеты через вулканические газы и дегазацию мантии — процесс, при котором летучие вещества (в том числе пары H₂O) выходят наружу. В 2022 году группой геофизиков был предложен подробный механизм появления воды на земной поверхности вследствие фазовых переходов различных минеральных составляющих. Оказалось, что в составе молодой Земли было очень много вещества, которое сейчас практически не встречается – гидросиликат магния (Mg2SiO5H2). Он мог существовать только при большом давлении в центре планеты, а когда давление снижалось, то из этого минерала высвобождалась вода. В результате дифференциации вещества планеты под действием гравитации, более тяжелые элементы опускались ближе к центру планеты и формировали ее ядро ​​(железо, никель и т.п.), а легкие фракции наоборот поднимались к поверхности, в том числе и гидросиликаты, где вода находилась в связанном состоянии. Кроме того, анализ изотопного состава указывает на то, что значительная часть земной воды имеет «мантийное» происхождение. А некоторые распространённые минералы (типа оливина и вадслеита) способны удерживать значительные объёмы воды в форме гидроксильных групп.

2. Экзогенная (внешняя) гипотеза. Она предполагает, что вода попала на Землю из космоса уже после формирования самой планеты. Среди наиболее вероятных «поставщиков» воды рассматриваются кометы и астероиды. Кометы представляют собой малые космические тела, состоящие из водяного льда, пыли и других компонент. Длительное время именно они считались наиболее вероятными источниками воды. Однако, проведённые в последние годы исследования показали, что вода в большинстве комет имеет слишком высокое содержание дейтерия (тяжёлого водорода), несоответствующее земной воде. Поэтому основное внимание переключилось на астероиды, а именно на определённый их класс – углистые хондриты. Изотопный состав молекул воды в их структуре практически точно совпадает с земной водой. К примеру, астероиды из внешней части Солнечной системы могли доставить воду в виде гидратированных минералов в период «поздней тяжёлой бомбардировки» (около 4 млрд лет назад).

Однако, вероятнее всего, что происходила комбинация нескольких механизмов: эндогенных и экзогенных. Часть воды поднялась к нам из земных недр, которая изначально входила в состав минералов и горных пород, а часть попала извне – за счёт падения малых космических тел на поверхность планеты в первые 100 – 300 млн. лет с момента появления Земли. По крайней мере, такая картина наилучшим образом согласуется с геохимическими, астрономическими и компьютерными моделями, существующими на сегодняшний день.