Woda otacza nas, spada z nieba, płynie korytami rzek, leje się z kranów, a jednak wielu z nas nigdy nie zadało sobie pytania, skąd się bierze. Odpowiedź jest skomplikowana i sięga daleko poza przypływ czy chmurę obfitującą w deszcz, aż do samych początków wszechświata.
Tuż po wielkim wybuchu protony, neutrony i elektrony kłębiły się w cieple o temperaturze 10 miliardów stopni. W ciągu kilku minut wodór, a następnie hel, znane jako lżejsze pierwiastki, ukształtowały się z tych atomowych bloków budulcowych w procesie zwanym nukleosyntezą. Cięższe pierwiastki pojawiły się dopiero znacznie później, gdy lżejsze pierwiastki uległy fuzji wewnątrz gwiazd i podczas supernowych. Z czasem gwiazdy wysyłały falę za falą tych cięższych pierwiastków, w tym tlenu, w przestrzeń kosmiczną, gdzie mieszały się one z pierwiastkami lżejszymi.
Oczywiście powstawanie cząsteczek wodoru i tlenu oraz późniejsze powstawanie wody to dwie różne rzeczy. Dzieje się tak dlatego, że nawet gdy cząsteczki wodoru i tlenu mieszają się ze sobą, nadal potrzebują iskry energii, aby utworzyć wodę. Proces ten jest gwałtowny i jak dotąd nikt nie znalazł sposobu na bezpieczne wytworzenie wody na Ziemi.
Jak więc doszło do tego, że nasza planeta pokryta jest oceanami, jeziorami i rzekami? Prosta odpowiedź brzmi: nadal nie wiemy, ale mamy pomysły. Jedna z propozycji głosi, że prawie 4 miliardy lat temu miliony asteroid i kometa uderzyły w powierzchnię Ziemi. Szybki rzut oka na pokrytą kraterami powierzchnię Księżyca daje nam wyobrażenie o tym, jakie panowały tam warunki. Mówi się, że nie były to zwykłe skały, ale raczej odpowiednik kosmicznych gąbek, wypełnionych wodą, która została uwolniona podczas uderzenia.
Podczas gdy astronomowie potwierdzili, że asteroidy i komety zawierają wodę, niektórzy naukowcy uważają, że teoria ta jest błędna. Poddają oni w wątpliwość to, czy mogło dojść do wystarczającej ilości zderzeń, aby cała woda znalazła się w ziemskich oceanach. Ponadto naukowcy z California Institute of Technology odkryli, że woda z komety Hale-Bopp zawiera znacznie więcej ciężkiej wody (aka HDO, z jednym atomem wodoru, jednym atomem deuteru i jednym atomem tlenu) niż ziemskie oceany, co oznacza, że albo komety i asteroidy, które uderzały w Ziemię były zupełnie inne niż Hale-Bopp, albo Ziemia otrzymała swoją zwykłą wodę (aka H2O, dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu) w inny sposób.
Ostatnio astronomowie odkryli, że to pierwsze może być prawdą. Wykorzystując obserwacje ze Stratosferycznego Obserwatorium Astronomii Podczerwonej (SOFIA) – przerobionego samolotu 747 lecącego na dużej wysokości z 2,7-metrowym (106-calowym) teleskopem podczerwonym wystającym z części ogonowej – odkryli, że kiedy Kometa Wirtanen zbliżyła się do Ziemi w grudniu 2018 roku, wypuszczała w przestrzeń bardzo „oceanopodobną” parę wodną.
Wirtanen należy do specyficznej rodziny komet zwanych „hiperaktywnymi kometami”, które wydzielają więcej pary wodnej w przestrzeń kosmiczną niż inne. Naukowcy wydedukowali to porównując stosunek obserwowanych H2O i HDO. Ziemskie oceany mają bardzo specyficzny stosunek D/H (stosunek deuteru do wodoru) i wygląda na to, że Wirtanen ma ten sam stosunek. Ponieważ obserwacja fal podczerwonych z ziemi jest niemożliwa (ziemska atmosfera blokuje te długości fal), jedynie teleskopy kosmiczne i SOFIA (która przelatuje ponad większością atmosfery) mogą dokonać wiarygodnych obserwacji komet.
Inna propozycja głosi, że młoda Ziemia była bombardowana przez tlen i inne ciężkie pierwiastki produkowane na Słońcu. Tlen połączył się z wodorem i innymi gazami uwolnionymi z Ziemi w procesie znanym jako odgazowanie, tworząc po drodze ziemskie oceany i atmosferę.
Zespół naukowców z japońskiego Tokyo Institute of Technology opracował jeszcze inną teorię, która mówi, że gruba warstwa wodoru mogła kiedyś pokryć powierzchnię Ziemi, ostatecznie współdziałając z tlenkami w skorupie ziemskiej, tworząc oceany naszej planety.
Wreszcie, symulacje komputerowe zgłoszone w 2017 roku zasugerowały bliższe pochodzenie dla przynajmniej części wody na naszej planecie. Pomysł polega na tym, że woda mogłaby rozwijać się głęboko w płaszczu Ziemi i ostatecznie uciec przez trzęsienia ziemi.
I tak, podczas gdy nie możemy powiedzieć z całą pewnością, jak woda pojawiła się na Ziemi, możemy powiedzieć, że mamy szczęście, że tak się stało.
