Эксперимент показал, что вода образуется естественным путём при формировании планет

Новое исследование использует лабораторные эксперименты, чтобы продемонстрировать, что вода естественным образом создаётся в процессе формирования планет. Сжимая и нагревая материалы-аналоги планет между кончиками двух алмазов, учёные из Карнеги, IPGP и UCLA показали, что взаимодействие между атмосферой молодой планеты и её примитивным магматическим океаном генерирует воду и растворяет водород в магматическом расплаве. Автор: Navid Marvi/Carnegie Science.

Самый распространённый тип планет в нашей галактике может быть богат жидкой водой из-за взаимодействия между магматическими океанами и первичными атмосферами в ранние годы их формирования, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature.

Из более чем 6000 известных экзопланет в Млечном Пути так называемые субнептуны являются наиболее распространёнными. Они меньше Нептуна и массивнее Земли, и считается, что у них каменистые недра с толстыми атмосферами, в которых преобладает водород.

Это делает их хорошими кандидатами для проверки идей о том, как каменистые планеты, подобные нашей, приобрели обилие воды — что было критически важно для возникновения жизни на Земле и считается фундаментальным компонентом обитаемости планет.

«Наша быстро растущая информация о огромном разнообразии экзопланет позволила нам представить новые детали о самых ранних стадиях формирования и эволюции каменистых планет», — объяснила Франческа Миоцци.

Эта работа является частью междисциплинарного проекта AEThER, объединяющего экспертов в различных областях — включая астрономию, космохимию, планетную динамику, петрологию, физику минералов и другие — для ответа на фундаментальные вопросы о характеристиках, позволяющих каменистым планетам развивать благоприятные условия для жизни.

Предыдущие математические модели показали, что взаимодействие между атмосферным водородом и содержащими железо магматическими океанами во время формирования планеты может производить значительное количество воды. Однако комплексные экспериментальные проверки этого предполагаемого источника планетарной воды до сих пор не проводились.

Миоцци и Шахар возглавили международную команду исследователей, которые создали условия, при которых такие взаимодействия между водородом — представляющим раннюю планетарную атмосферу — и богатым железом кремниевым расплавом — представляющим формирующийся магматический океан — происходили бы на молодой планете.

Они достигли этого, сжимая образцы до почти 600 000 атмосферных давлений (60 гигапаскалей) и нагревая их до более чем 4000 градусов Цельсия.

«Наша работа предоставила первые экспериментальные доказательства двух критических процессов ранней планетарной эволюции», — указала Миоцци. «Мы показали, что обильное количество водорода растворяется в расплаве и значительные количества воды создаются восстановлением оксида железа молекулярным водородом».

В совокупности эти выводы демонстрируют, что большое количество водорода может храниться в магматическом океане, пока происходит формирование воды. Это имеет серьёзные последствия для физических и химических свойств недр планеты, с потенциальными эффектами также на развитие ядра и состав атмосферы.

«Присутствие жидкой воды считается критическим для планетарной обитаемости», — заключает Шахар. «Эта работа демонстрирует, что большое количество воды создаётся как естественное следствие формирования планет. Это представляет собой крупный шаг вперёд в том, как мы думаем о поиске далёких миров, способных содержать жизнь».

Больше информации: Experiments reveal extreme water generation during planet formation, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09816-z