Země nebyla vytvořena tak, aby obsahovala nezbytné chemikálie pro vznik života. Jedna dobře podložená teorie, nazvaná „teorie pozdních dýh“, naznačuje, že těkavé chemikálie potřebné pro život dorazily dlouho poté, co se Země zformovala, přinášely sem meteority. Ale nová studie zpochybňuje teorii pozdní dýhy.
Důkazy ukazují, že Měsíc byl vytvořen, když byla pojmenována planeta o velikosti Marsu Theia srazil se Zemí. Náraz vytvořil prstenec trosek, ze kterého se vytvořil Měsíc. Nyní tato nová studie říká, že stejný dopad mohl přinést nezbytné chemikálie pro život na mladou Zemi.
'Náš je první scénář, který dokáže vysvětlit načasování a dodání způsobem, který je v souladu se všemi geochemickými důkazy.'
Spoluautor Rajdeep Dasgupta, Katedra věd o Zemi, environmentálních a planetárních věd, Rice University.
K dopadu mezi Zemí a Theiou došlo asi před 4,4 miliardami let, velmi brzy v životě Země. Tehdy Země s největší pravděpodobností přijala většinu uhlíku, dusíku a dalších těkavých chemikálií nezbytných pro existenci života. The nové studium pochází z Rice University a je publikován v časopise Science Advances.
Vědci studovali primitivní meteority z rané Země a dalších kamenných planet ve vnitřní sluneční soustavě. Zjistili, že starověké meteority jsou ochuzeny o těkavé chemikálie nezbytné pro život. To vyvolalo otázku, odkud se vzaly těkavé chemikálie na Zemi?
'Ze studie primitivních meteoritů vědci již dlouho věděli, že Země a další kamenné planety ve vnitřní sluneční soustavě jsou ochuzeny o těkavé látky,' řekl spoluautor studie Rajdeep Dasgupta. „Ale o načasování a mechanismu volatilního doručení se vedly vášnivé diskuse. Náš je první scénář, který dokáže vysvětlit načasování a dodání způsobem, který je v souladu se všemi geochemickými důkazy.“
Podle týmu stojícího za studií měla dopadající planeta jádro bohaté na síru, zatímco její plášť a kůra obsahovaly těkavé látky. Když se srazil se Zemí, vstříkl do zemské kůry chemikálie nezbytné pro život, jako je dusík, uhlík, vodík a síra. Srážka také vymrštila obrovské množství materiálu do vesmíru, který se spojil do Měsíce.
Damanveer Grewal, hlavní autor studie, postgraduální student, Rice University.
'Zjistili jsme, že všechny důkazy... jsou v souladu s měsíčním dopadem zahrnujícím planetu o velikosti Marsu s těkavými ložisky a jádrem bohatým na síru.'
Tým stojící za touto studií provedl experimenty v laboratoři, která napodobuje podmínky vysokého tlaku a vysoké teploty zjištěné při formování jádra planety. Experimenty pomohly otestovat jejich teorii, která říká, že těkavé látky přišly na Zemi v důsledku srážky s planetou s jádrem bohatým na síru.
Na obsahu síry v jádru dárcovské planety záleží kvůli záhadné řadě experimentálních důkazů o uhlíku, dusíku a síře, které existují ve všech částech Země kromě jádra. 'Jádro neinteraguje se zbytkem Země, ale vše nad ním, plášť, kůra, hydrosféra a atmosféra, jsou všechny propojeny.'
řekl vedoucí autor studie a postgraduální student Damanveer Grewal. 'Materiál mezi nimi koluje.'
Testovali myšlenku s hypotézou Zemské jádro obsahující různé úrovně síry. Chtěli vědět, jestli jádro s vysokým obsahem síry neobsahuje uhlík, dusík nebo obojí. Celkově zjistili, že čím větší je obsah síry v jádře, tím menší je pravděpodobnost, že bude obsahovat těkavé látky. Alespoň v případě Země.
Schéma znázorňující vznik planety velikosti Marsu (vlevo) a její diferenciaci na těleso s kovovým jádrem a překrývajícím silikátovým rezervoárem. Jádro bohaté na síru vytlačuje uhlík a vytváří silikát s vysokým poměrem uhlíku k dusíku. Srážka takové planety s rostoucí Zemí při vzniku Měsíce (vpravo) může vysvětlit množství vody na Zemi a hlavních prvků nezbytných pro život, jako je uhlík, dusík a síra, a také geochemickou podobnost mezi Zemí a Měsícem. (Obrázek s laskavým svolením Rajdeep Dasgupta)
Dusík byl z velké části nedotčen,“ řekl Grewal. 'Zůstal rozpustný ve slitinách ve srovnání s křemičitany a teprve při nejvyšší koncentraci síry se začal vylučovat z jádra.'
Pomocí výsledků těchto experimentů provedli přes miliardu simulací, aby zjistili, jak mohla Země získat své těkavé chemikálie. 'Zjistili jsme, že všechny důkazy - izotopové podpisy Poměr uhlíku a dusíku a celkové množství uhlíku, dusíku a síry v hromadné křemičitanové Zemi – jsou v souladu s měsíčním dopadem zahrnujícím planetu o velikosti Marsu s těkavými ložisky a jádrem bohatým na síru,“ řekl Grewal. .
Důsledky této studie se týkají více než jen Země. Také nám říkají něco o tom, jak může vzniknout život na jiných kamenných planetách v jiných slunečních soustavách.
'Tato studie naznačuje, že kamenná planeta podobná Zemi dostane více šancí získat prvky nezbytné pro život, pokud se vytvoří a vyroste z obřích dopadů s planetami, které odebraly vzorky různých stavebních bloků, možná z různých částí protoplanetárního disku,' řekl Dasgupta. .
'To odstraňuje některé okrajové podmínky,' řekl Dasgupta. 'Ukazuje to, že životně důležité těkavé látky se mohou dostat do povrchových vrstev planety, i když byly vytvořeny na planetárních tělesech, která prošla formováním jádra za velmi odlišných podmínek.'
Dasgupta řekl, že se nezdá, že by objemný křemičitan Země sám o sobě mohl dosáhnout životně nezbytných nestálých rozpočtů, které vytvořily naši biosféru, atmosféru a hydrosféru. 'To znamená, že můžeme rozšířit naše hledání cest, které vedou ke spojení těkavých prvků na planetě, aby podpořily život, jak ho známe.'
Práce týmu je součástí CLEVER Planets Program Planety (Cykly života – esenciální těkavé prvky na Rocky).
Prameny:
- Tisková zpráva: Planetární srážka, která vytvořila Měsíc, umožnila život na Zemi
- Výzkumný papír: Dodání uhlíku, dusíku a síry na silikátovou Zemi obřím nárazem
- Vesmír dnes: Kataklyzmatická srážka vytvořila Měsíc, ale zabila Theiu
- CLEVER Planets