Kosmiczna kolizja, w wyniku której utworzył się Księżyc, mogła również przynieść ze sobą wszystkie składniki niezbędne do powstania życia na Ziemi. Naukowcy nie byli w stanie dokładnie ustalić, jak i kiedy na naszą planetę trafiły pierwiastki, takie jak węgiel, azot i siarka, ale nowe badania sugerują, że mogły pochodzić z obiektu, który uderzył w Ziemię około 4,5 miliarda lat temu.
Składniki, które stworzyły odpowiednie warunki do zaistnienia życia na Ziemi, mogły nie pochodzić z naszej planety. Zgodnie z nową hipotezą, podstawowe elementy życia zostały przyniesione wraz z planetą, która zderzyła się z Ziemią. Sam koncepcja planetarnej kolizji nie jest nowa. Nazywa się teorią wielkiego zderzenia i mówi, że około 4,5 miliarda lat temu ciało wielkości Marsa uderzyło w młodą Ziemię. W wyniku tej kolizji powstał nasz Księżyc.
Ta hipotetyczna planeta nazywała się Thea i jak twierdzą naukowcy z Rice University w Teksasie, przyniosła ze sobą lotne pierwiastki, takie jak węgiel, azot, wodór i siarka, które umożliwiły powstanie życia na Ziemi.
Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie „Science Advances”.
W oparciu o to, co wiemy, jest mało prawdopodobne, by Ziemia mogła wytworzyć substancje lotne, które zasiliły atmosferę, hydrosferę i biosferę. – Z badań pradawnych meteorytów naukowcy od dawna wiedzieli, że Ziemia i inne skaliste planety w wewnętrznym Układzie Słonecznym nie posiadały takich substancji – powiedział Rajdeep Dasgupta, współautor badania. – Ale czas i mechanizm pozyskania tych elementów był od dawna przedmiotem gorących dyskusji. Przedstawiony przez nas scenariusz może wyjaśnić czas i źródło tych pierwiastków w sposób zgodny z wszystkimi dowodami geochemicznymi – dodał.
Od dawna uważano, że lotne substancje na Ziemię były prawdopodobnie przynoszone przez meteoryty zwane chondrytami węglistymi. Te prymitywne meteoryty, które od zawsze bombardowały naszą planetę, są znacznie bogatsze w substancje lotne niż wczesna Ziemia. Ale jak twierdzą naukowcy, stosunek tych substancji w chondrytach nie zgadza się, szczególnie w przypadku jednej pary pierwiastków. Stosunek węgla do azotu w skorupie krzemianowej Ziemi jest ponad 20 razy większy niż w chondrytach węglistych. Dlatego zastanawiano się nad inną metodą dostarczenia na Ziemię tych substancji.
Grupa naukowców z Teksasu w swoich badaniach wykorzystała serię wysokotemperaturowych i wysokociśnieniowych eksperymentów i symulacji przeprowadzonych w laboratorium Dasgupty, który specjalizuje się w badaniu reakcji geochemicznych zachodzących głęboko w obrębie planety w warunkach intensywnego ciepła i ciśnienia.
Doświadczenia miały na celu sprawdzenie, czy lotne pierwiastki – te o niskiej temperaturze wrzenia – mogły być wynikiem kolizji planetarnej. Naukowcy chcieli sprawdzić koncepcję, że ziemskie substancje lotne przybyły razem planetą, która miała bogate w siarkę jądro.
Zawartość siarki w jądrze planety ma znaczenie ze względu na zagadkowy zbiór eksperymentalnych dowodów na temat węgla, azotu i siarki, które występują we wszystkich częściach Ziemi innych niż jądro. – Jądro nie wchodzi w interakcje z resztą Ziemi, ale wszystko nad nim, płaszcz, skorupa, hydrosfera i atmosfera są połączone i między nimi zachodzą interakcje – powiedział kierujący badaniami Damanveer Grewal.
W serii eksperymentów zespół naukowców odtwarzał warunki, w których mogłoby powstać jądro i zewnętrzne warstwy Thei. Pomogło to określić, jaką zawartość siarki musiałby mieć jądro, by wykluczyć z niego węgiel i azot, pozostawiając znacznie większe ilości tych pierwiastków w warstwach zewnętrznych planety.
Uzbrojeni w te informacje badacze przeprowadzili około miliarda symulacji komputerowych sprawdzając różne scenariusze, aby określić, w jaki sposób Ziemia uzyskała swoje lotne składniki.
– Stwierdziliśmy, że wszystkie dowody – oznaczenia izotopowe, stosunek węgla do azotu i całkowite ilości węgla, azotu i siarki krzemianowej skorupie Ziemi – pasują do hipotezy kolizji z planetą wielkości Marsa pełnej węgla i azotu i z bogatym w siarkę jądrem, w wyniku której narodził się Księżyc – wyjaśnił Grewal. Oczywiście nie oznacza to, że chondryty nie wpłynęły w jakiś sposób na rozwój sytuacji.
– Jest prawdopodobne, że taki impaktor również przyniósł wodę, kolejny ważny związek lotny. Planety, które uległy kolizjom, mogłyby mieć więcej szans na rozwój życia – zaznaczył Dasgupta.
Źródło: Rice University, fot. NASA/JPL-Caltech
