Ученые: жизнь на Земле обязана своим появлением планетарному столкновению
Ученые из Университета Райса считают, что около 4,4 миллиарда лет назад космическое тело (вероятнее всего, очень молодая планета размером с Меркурий) врезалось в Землю, и благодаря этому на нашей планете появился важный для жизни элемент — углерод. По мнению исследователей, если бы этого события не произошло, то, скорее всего, жизни на нашей планете так никогда и не появилось.
Геофизики изо всех сил стараются найти ответ на вопрос о том, как на Земле могла образоваться жизнь. Дело в том, что если учесть условия окружающей среды ранней Земли, то имеющийся на планете углерод, скорее всего, должен был просто выгореть, не став впоследствии ключом к появлению жизни. Проведя эксперимент с применением высокого давления и температур, ученые пришли к выводу, что практически весь содержавшийся на тот момент (около 4,4 миллиарда лет) углерод, скорее всего, появился на планете в результате ее столкновения с другим планетарным телом.
Тем не менее найти ответ на вопрос о том, как такие летучие элементы, как водород, углерод, азот и сера, смогли оставаться заточенными в мантии нашей планеты, ученые так и не смогли. Компьютерные модели показали, что большая часть объема углерода должна была испариться в космос либо же перейти к металлическому ядру нашей планеты, будучи притянутой его богатыми сплавами железа.
До нового исследования многие ученые считали, что летучие элементы на нашей планете появились уже после того, как завершилось формирование ее ядра. Однако у геофизиков из Университета Райса и соавтора исследования Юаня Ли несколько другое мнение:
«Ни один из этих элементов, попавших на Землю с теми же метеоритами и кометами спустя еще более 100 миллионов лет с момента формирования Солнечной системы, не смог бы остаться на планете из-за того, что Земля на тот момент времени выглядела как один сплошной океан из раскаленной лавы. Кроме того, до сих пор нет уверенных доказательств того, что метеориты и кометы могут содержать достаточные объемы этих летучих элементов».
Свои исследования Ли и его коллеги начали около трех лет назад. Ученые провели серию экспериментов, в рамках которых пытались выяснить, насколько сильно изменилось бы соотношение углерода и железа, если бы на них повлияли другие элементы, содержавшиеся в составе ранней Земли. Свои исследования ученые провели с принятием в расчет вмешательства со стороны других космических объектов с характерно иным химическим составом.
«Мы решили, что пора отказаться от исследования привычного состава из железа, никеля и углерода. Поэтому стали изучать составы, богатые серой и сплавами кремния. Частично интерес подогревался тем, что ядро Марса предположительно богато серой, а ядро Меркурия — кремнием», — говорит соавтор исследования Раждип Дагупта.
Если теория верна, столкновение было настолько мощным, что Земля фактически поглотила протопланету
В своих лабораторных экспериментах ученые пытались повторить состояния высокого давления и высоких температур, характерных для центра Земли и других каменистых планет. Результаты показали, что углерод мог «перетечь» из ядра планеты, столкнувшейся с Землей, в мантию нашей планеты, наряду с кремнием и серой.
«Ядро планеты, а также ее богатая углеродом мантия фактически слились с ядром и мантией нашей прото-Земли», — говорит Дагупта.
По мнению ученых, это столкновение, вероятнее всего, произошло около 4,4 миллиарда лет назад, примерно через 150-200 миллионов лет после того, как образовалась Земля. Так как углерод остался взаперти под коркой нашей планеты, чьи условия среды со временем стали более мягкими, со временем появилась и жизнь. Большинство ученых соглашаются во мнении, что микробная жизнь появилась на Земле около 4,1 миллиарда лет назад.
Важно учесть, что вариант столкновения древней Земли с протопланетой требует учитывать сразу несколько случайных и не очень обстоятельств. Ученые соглашаются с тем, что требуется провести еще множество исследований для поддержки данной теории, включая анализ отличных от углерода распространенных элементов. Если теория в конечном итоге подтвердится, то станет понятно, что Земля стала оазисом жизни только благодаря катастрофическому планетарному столкновению.