Woda w kosmosie powstaje sama? Tak tworzą się młode planety

Skąd w kosmosie bierze się woda?

Jeszcze niedawno woda wydawała się kosmicznym przywilejem Ziemi. Później pojawiły się doniesienia o jej śladach na Marsie, które zachwiały tym przekonaniem. Teraz sprawy idą o krok dalej. Najnowsze ustalenia wskazują, że planety mogą wytwarzać wodę samodzielnie – już w chwili swoich narodzin. Jeśli ten scenariusz się potwierdzi, może to oznaczać, że światów potencjalnie nadających się do zamieszkania jest znacznie więcej, niż dotąd sądziliśmy.

Przez lata przyjmowano, że woda trafia na planety z zewnątrz, wraz z kometami i asteroidami bombardującymi ich powierzchnię. Tymczasem badania opublikowane na łamach Nature wskazują na inny scenariusz: planeta może wytwarzać wodę sama, gdy rozgrzana skała wchodzi w reakcję z wodorem obecnym w młodej atmosferze.

Jeśli to rzeczywiście działa w takiej skali, jak sugerują wyniki, wiele światów – od super-Ziem po sub-Neptuny i planety skaliste z gęstą, pierwotną atmosferą wodorową – może skrywać w swoim wnętrzu życiodajny żywioł.

Badacze odtworzyli warunki powstawania planet

Aby to sprawdzić, zespół z University of Pavia oraz University of California przeprowadził serię kontrolowanych eksperymentów. W laboratorium odtworzono warunki panujące w czasie narodzin planet: ekstremalne ciśnienie, skrajne temperatury i środowisko bogate w wodór.

Skały poddano działaniu potężnych sił, jakie towarzyszą formowaniu się młodych światów. Wynik okazał się jednoznaczny: woda może powstawać naturalnie już na najwcześniejszych etapach kształtowania się planety.

Te ustalenia wywracają dotychczasowy obraz formowania się planet. Stawiają też nowe pytania o pochodzenie wody na Ziemi – i o to, czy rzeczywiście potrzebowała ona kosmicznego „transportu”, by stać się światem oceanów.

Koniec teorii o kometach?

Od dziesięcioleci trwa spór o to, skąd na Ziemi wzięła się woda. Jak wspomnieliśmy- jedna z hipotez mówi o kosmicznym bombardowaniu. Lodowe ciała z zewnętrznych rejonów Układu Słonecznego miały przynieść ją na młodą planetę. Druga zakłada coś znacznie bardziej intrygującego: że materia, z której powstała Ziemia, już na starcie zawierała składniki potrzebne do wytworzenia wody we własnym wnętrzu.

Ta teoria przez lata pozostawała w sferze teoretycznych rozważań. Nie była sprawdzona w warunkach laboratoryjnych. Aż dotąd, co znacząco wzmacnia argument, że woda może powstawać naturalnie w trakcie formowania się planet.

A jak to jest z sub-Neptunami?

Aby lepiej zrozumieć ten proces, badacze przyjrzeli się sub-Neptunom – egzoplanetom większym od Ziemi, lecz mniejszym od Neptuna. Choć nie występują w naszym Układzie Słonecznym, stanowią cenny model do badania tego, jak i kiedy może narodzić się woda.

Test, który cofa nas do początków kosmosu

W ramach eksperymentu odtworzono model sub-Neptuna i poddano go ekstremalnym warunkom: temperaturze sięgającej 4000 stopni Celsjusza oraz bardzo wysokiemu ciśnieniu. Takie parametry odpowiadają realiom młodej, dopiero formującej się planety. W tych skrajnych warunkach okazało się, że wodór łatwo przenika do stopionej skały, gdzie reaguje z tlenkami żelaza. Efekt? Powstawanie znacznych ilości wody.

Wyniki potwierdziły, że woda może tworzyć się samoczynnie jako naturalny produkt uboczny procesów chemicznych zachodzących w młodych planetach, bez potrzeby dostaw z zewnątrz w postaci asteroid czy komet.

To prowadzi do szerszego wniosku. Woda może nie być kosmicznym wyjątkiem ani szczęśliwym zbiegiem okoliczności, lecz konsekwencją samego procesu formowania się planet. A jeśli tak, może być zjawiskiem znacznie bardziej powszechnym, niż dotąd sądzono.

Warto przeczytać: Katastrofa sprzed 13 tys. lat. Ślady kosmicznego wybuchu