Как на Земле появилась вода: невероятная история космической доставки

Когда во Вселенной появилась вода

Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy в 2025 году, показало: вода могла появиться невероятно рано — всего через 100–200 млн лет после рождения Вселенной, почти у самого ее истока. [1] Это открытие стало неожиданностью даже для ученых. Оно намекает, что вода, ключевой ингредиент для жизни, существовала еще до формирования строительных блоков галактик, как отмечает Мухаммад Латиф, астрофизик из Университета Объединенных Арабских Эмиратов и соавтор исследования.

Важно понимать, что ученые не нашли прямых доказательств этой древней воды. Они создали компьютерную модель, чтобы показать, как при определенных условиях вода могла образоваться так рано. Высокая точность расчетов делает эти выводы правдоподобными. Майкл Норман, физик из Калифорнийского университета в Сан-Диего, не участвовавший в работе, подтверждает, что моделирование выполнено на современном уровне, а его результаты надежны.

Если эти виртуальные реконструкции верны, они открывают удивительную перспективу: вода на Земле может быть не уникальным явлением.

Как вода сохранилась

Сегодня образование воды кажется простым: два атома водорода встречаются с атомом кислорода. Но так было не всегда. В эпоху юного, горячего и заполненного жестким излучением космоса молекулы воды легко разрушались. Авторы того же исследования задумались: когда условия позволили воде впервые не только возникнуть, но и сохраниться? 

Они пришли к выводу, что примерно через 400 000 лет после Большого взрыва возникли первые атомы водорода и гелия. Под действием гравитации они собирались в сгустки, где давление и температура становились столь чудовищными, что запускался термоядерный синтез. Так родились первые звезды.

Эти первозданные светила были титанами — массивными, невероятно яркими и недолговечными. Именно эти сверхновые стали первыми «заводами» по производству элементов, без которых были бы невозможны ни планеты, ни жизнь.

В своем исследовании команда смоделировала гибель двух таких гипотетических звезд — одна массой в 13 Солнц, другая в 200 раз тяжелее нашего светила. После взрыва вокруг звезды формировалось гало из раскаленных обломков. Сначала там было слишком жарко для образования воды. Однако, расширяясь в космической пустоте, это облако охлаждалось в течение миллионов лет. Внутри него возникали турбулентные завихрения, создавая плотные холодные карманы — идеальные гравитационные ловушки для вещества.

Именно в этих холодных оазисах атомы кислорода и водорода наконец смогли соединиться. Согласно модели, в результате взрыва меньшей звезды могло образоваться количество воды, эквивалентное трети массы Земли. А гигантская сверхновая способна была произвести ошеломляющий объем — в 330 раз больше массы нашей планеты.

Как на Земле появилась вода

Но как же эта космическая вода достигла нашей планеты? Молодая Земля, формирующаяся в горячей внутренней части протопланетного диска, была слишком раскалена, чтобы удержать легкие молекулы воды. Основной ее запас был доставлен позже, примерно 4 млрд лет назад.

Главными «курьерами» стали не столько ледяные кометы, сколько особый класс метеоритов — углеродистые хондриты. Эти древние небесные тела, богатые водой и органическими соединениями, бомбардировали поверхность молодой планеты, наполняя ее будущие океаны.

Химические «отпечатки пальцев» земной воды, а именно соотношение изотопов водорода, наиболее точно совпадают именно с водой, заключенной в этих каменных, а не ледяных, странниках. Часть воды также могла выделиться из недр самой планеты в процессе вулканической дегазации, то есть процесса выделения летучих компонентов из магмы при ее подъеме и извержении. Но основным источником считаются именно эти древние метеориты.

Получается, что вода — эта основа известной нам жизни — могла быть широко распространенным явлением уже в детстве Вселенной. А миры, наполненные океанами, могли появляться еще задолго до рождения Солнца.

По материалам smithsonianmag.com.