Zderzenie planetarne, które stworzyło księżyc, dostarczyło podstawowych elementów życia

Większość węgla i azotu w naszych ciałach pochodzi prawdopodobnie z planety wielkości Marsa, która zderzyła się z Ziemią 4,4 miliarda lat temu, twierdzą naukowcy. Naukowcy od dawna sądzili, że te pierwiastki, kluczowe dla życia, dotarły na naszą planetę na pokładach prymitywnych ciał, takich jak asteroidy, ale nowa analiza sugeruje, że węgiel i azot najprawdopodobniej jeździły na Ziemię na planecie, która już wcześniej różnicowała się w warstwy. bardziej dojrzałe ciało astronomiczne, być może planetarny embrion z płaszczem i rdzeniem. Ta sama kolizja, jak mówią, utworzyła księżyc.

W artykule opublikowanym w środę Postępy naukowe, zespół z Rice University w Teksasie przedstawił serię eksperymentów i symulacji, które potwierdzają hipotezę, że pojedyncza poważna kolizja spowodowała chemiczne podłoże życia na Ziemi.

Damanveer Grewal, doktorant mówi student na Uniwersytecie Rice i główny autor badania Odwrotność że badania te zmieniają historię tego, jak żywiołowe elementy życia przybyły na naszą planetę.

„Pomysł, który dominuje w środowisku naukowym, polegał na tym, że elementy te były dostarczane przez niezróżnicowane ciała po tym, jak cała ziemia prawie się narosła” - mówi Grewal. „Próbujemy powiedzieć, że te elementy zostały rzeczywiście dostarczone przez olbrzymi wpływ dużego, zróżnicowanego ciała, a nie przez mniejsze ciała”.

Porównując skład chemiczny skorupy ziemskiej z okularami na Księżycu, zespół Grewala doszedł do wniosku, że mają wspólne pochodzenie - kataklizm, który uformował księżyc. Następnie, przeprowadzając symulacje, w jaki sposób różne elementy osiedlają się w różnych częściach planety w miarę jej różnicowania, naukowcy rozpoznali, że zróżnicowana planeta, która zderzyła się z Ziemią, miałaby znacznie mniejszy współczynnik bogactwa węgla na jej powierzchni niż ciała niezróżnicowanego by. To dlatego, że odkryli, że element osiadłby w kierunku żelaznego rdzenia, pozostawiając mniej śladu chemicznego w skorupie planety. Ten sam proces, twierdzą naukowcy, zdarzył się podczas formowania jądra Ziemi.

Dlatego, kiedy ta embrionalna planeta zderzyła się z Ziemią, około 100 milionów lat po uformowaniu się naszej planety, przeniosłaby ona materiał na Ziemię z chemiczną sygnaturą planety, której węgiel osiadł w jądrze - w przeciwieństwie do niezróżnicowanego ciała, którego skład był stosunkowo jednolite.

A ich modele rozwinęły tę hipotezę, wspierając koncepcję, że ta sama kolizja planetarna, która uformowała księżyc, również złożyła bardzo podstawowe materiały do ​​życia na naszej planecie.

Badania te opierają się na wcześniejszych pracach tego samego laboratorium w Rice, laboratorium dr Rajdeep Dasgupta, który był również współautorem nowego artykułu.

Dzięki temu nowemu zespołowi zespół nadal dodaje więcej dowodów na to, że elementy niezbędne do życia zostały wywołane olbrzymim wpływem. Grewal twierdzi, że pomysł może zmienić sposób, w jaki ludzie patrzą na niszczycielską siłę planetarnych zderzeń.

„Kiedy ludzie patrzą na olbrzymie uderzenia, zawsze patrzą na to jak na destrukcyjne wydarzenie”, mówi. „Ale teraz możesz myśleć o tym jako o życiodajnym wydarzeniu”.

Abstrakcyjny: Status Ziemi jako jedynej podtrzymującej życie planety jest wynikiem mechanizmu synchronizacji i dostarczania węgla (C), azotu (N), siarki (S) i wodoru (H). Na podstawie ich sygnatur izotopowych uważa się, że ziemskie substancje lotne pochodzą z chondrytów węglowych, podczas gdy składy izotopowe nielotnych pierwiastków głównych i śladowych sugerują, że enstatytowe materiały podobne do chondrytów są głównymi elementami składowymi Ziemi. Jednak stosunek C / N masowego krzemianu Ziemi (BSE) jest nadkrytyczny, co wyklucza lotne dostarczanie przez chondrytyczny późny fornir. Ponadto, jeśli zostanie ona dostarczona w głównej fazie narastania Ziemi, to z powodu większej syderofilnej (kochającej metal) natury C w stosunku do N, tworzenie rdzenia powinno pozostawić podchondrytyczny stosunek C / N w BSE. Tutaj przedstawiamy eksperymenty z temperaturą pod wysokim ciśnieniem, aby ograniczyć los mieszanych substancji lotnych CNS podczas segregacji rdzeń-płaszcz w planetarnych zarodkach magmowych oceanach i pokazać, że C staje się znacznie mniej syderofilny w stopach N-bogatych i S-bogatych, podczas gdy charakter syderofilny N pozostaje w dużej mierze nienaruszona w obecności S. Korzystając z nowych danych i odwrotnych symulacji Monte Carlo, pokazujemy, że wpływ planety wielkości Marsa, z minimalnym udziałem materiału podobnego do chondrytu węglowego i zbiegającym się z wydarzeniem formującym Księżyc, może być źródłem głównych substancji lotnych w BSE.