Planetarni sudar koji je stvorio Mjesec možda je također omogućio život na Zemlji

Nova istraživanja pokazuju da bi većina esencijalnih elemenata na Zemlji, uključujući ugljik i dušik koji čine naša tijela, možda podrijetlom s drugog planeta i stigla na najnasilniji i dramatičniji način.

Studija petrologa sa Sveučilišta Rice, objavljena u časopisu Science Advances, sugerira da je većina životnih bitnih hlapljivih elemenata zasijana na Zemlji prije 4,4 milijarde godina u utjecaju koji je stvorio Mjesec.

Jedan od koautora studije Rajdeep Dasgupta, glavni istraživač napora financiranog od NASA-e nazvanog CLEVER Planets, kaže: „Iz proučavanja primitivnih meteorita, znanstvenici su dugo znali da su Zemlja i drugi kameni planeti u unutarnjem Sunčevom sustavu hlapljivi, iscrpljena.

"Ali vrijeme i mehanizam hlapljivih isporuka toplo su se raspravljali. Naš je prvi scenarij koji može objasniti vrijeme i isporuku na način koji je u skladu sa svim geokemijskim dokazima. "

Teorija o tome kako je nastao mjesec sugerira da je to učinio od materijala bačenog sa Zemlje nakon planetarnog sudara. No nova istraživanja sugeriraju da je utjecaj možda zasijao Zemlju potrebnim elementima za život (National Geographic)

Planeti CLEVER istražuju kako se životni elementi mogu složiti na udaljenim stjenovitim planetima kako bi stekli bolje razumijevanje podrijetla životnih bitnih elemenata Zemlje i posljedica izvan našeg Sunčevog sustava.

Dasgupta nastavlja: „Ovo istraživanje sugerira da stjenovita planeta nalik Zemlji dobija više šansi za stjecanje bitnih elemenata ako se formira i izraste iz divovskih utjecaja planeta koji su uzorkovali različite građevne blokove, možda iz različitih dijelova protoplanetarnog diska.

"Ovo uklanja neke granične uvjete. To pokazuje da vitalni hlapljivi sastojci mogu doći do površinskih slojeva planete, čak i ako su proizvedeni na planetarnim tijelima koja su podvrgnuta stvaranju jezgara u vrlo različitim uvjetima. "

Dasgupta je rekao da se ne čini da bi glomazni silikat Zemlje sam po sebi mogao postići životne hlapljive proračune koji su proizveli našu biosferu, atmosferu i hidrosferu.

"To znači da možemo proširiti našu potragu za putovima koji vode na nestabilne elemente na planeti kako bi podržali život onakav kakav znamo."

Pod pritiskom: Prikupljanje dokaza i modeli zgrada

Tim je prikupio svoje dokaze izvodeći eksperimente pod visokim pritiskom u geofizičkom laboratoriju koji je specijaliziran za proučavanje geotermalnih reakcija duboko ispod Zemljine površine.

Pokusi su omogućili glavnom autoru studije voditelju Damanveeru Grewalu da prikupi dokaze kako bi testirao dugogodišnju teoriju da su Zemljine hlapive tvari došle iz sudara s embrionalnim planetom koji ima jezgro bogatu sumporom. Sadržaj sumpora u jezgri planeta donora važan je zbog zbunjujućih eksperimentalnih dokaza o ugljiku, dušiku i sumporu koji postoje u svim dijelovima Zemlje osim jezgre.

Shematski je prikaz formiranja planeta veličine Marsa (lijevo) i njegove diferencijacije u tijelo s metalnom jezgrom i nadsvođenim silikatnim rezervoarom. Jezgra bogata sumporom izbacuje ugljik, stvarajući silikat s visokim omjerom ugljika i dušika. Sudar takvog planeta u obliku mjeseca koji raste s Zemljom u porastu (desno) može objasniti bogatstvo Zemlje i vode i glavnih životnih elemenata poput ugljika, dušika i sumpora, kao i geokemijsku sličnost između Zemlje i Mjeseca (Rajdeep Dasgupta )

Grewal, student poslijediplomskog studija, kaže: „Jezgra ne djeluje na ostatak Zemlje, ali sve iznad nje, plašt, kora, hidrosfera i atmosfera su povezani. Materijalni ciklusi između njih. "

Zagrijavanje: Konkurencija postojećim modelima

Jedna dugogodišnja ideja o tome kako je Zemlja dobila hlapljive teorije bila je "teorija kasnog furnira" da su meteoriti bogati hlapljivim ostacima, ostatcima komada primordijalne materije iz vanjskog Sunčevog sustava, stigli nakon formiranja jezgre Zemlje. I dok se izotopski signali hlapljivih dijelova Zemlje podudaraju s tim iskonskim objektima, poznatim kao kondrit ugljični ugljenik, elementarni omjer ugljika i dušika nije isključen. Zemljin nejezgarni materijal, koji geolozi nazivaju silikatni silikat Zemlje, ima oko 40 dijelova ugljika u svakom dijelu dušika, što je otprilike dvostruko više udjela 20–1 koji se vidi u kondritima ugljika.

Studija znanstvenika sa sveučilišta Rice (slijeva) Gelu Costin, Chenguang Sun, Damanveer Grewal, Rajdeep Dasgupta i Kyusei Tsuno otkrila je da je Zemlja najvjerojatnije primila najveći dio ugljika, dušika i drugih bitnih elemenata za život od planetarnog sudara koji je stvorio Mjesec prije više od 4,4 milijarde godina. Otkrića se nalaze u časopisu Science Advances. (Jeff Fitlow / Sveučilište Rice)

Tim je testirao ideju da planetarna jezgra bogata sumporom može isključiti ugljik ili dušik, ili oboje, ostavljajući mnogo veće frakcije tih elemenata u rasutom silikatu u usporedbi sa Zemljom. Eksperimenti su stvorili modele koji su ispitali koliko ugljika i dušika ulaze u jezgru u tri scenarija: bez sumpora, 10% sumpora i 25% sumpora.

Objašnjavajući rezultate, Grewal kaže: „Na dušik uglavnom nije utjecao. Ostao je topljiv u legurama u odnosu na silikate, a tek je počeo izlučivati ​​iz jezgre pod najvećom koncentracijom sumpora. "

Nasuprot tome, ugljik je bio znatno manje topljiv u legurama s intermedijarnim koncentracijama sumpora, a legure bogate sumporom sadržavale su oko 10 puta manje ugljika u odnosu na legure bez sumpora.

Tim je potom iskoristio ove rezultate i poznate omjere elemenata i na Zemlji i na nezemaljskim tijelima kako bi dizajnirao računalnu simulaciju koja bi mogla otkriti najvjerojatniji scenarij koji je proizveo Zemljine hlapljive sastojke. Pronalaženje odgovora uključivalo je promjenu početnih uvjeta, pokretanje otprilike milijardu scenarija i njihovo uspoređivanje s poznatim uvjetima sunčevog sustava danas.

Grewal nastavlja: "Ono što smo otkrili je da su svi dokazi, izotopski navodi, omjer ugljik-dušik i sveukupne količine ugljika, dušika i sumpora u silikatnoj silikatnoj Zemlji u skladu s utjecajem formiranja mjeseca koji uključuje isparljivo hlađenje , Planet veličine Marsa sa jezgrom bogatom sumporom. "

Izvorno istraživanje: 10.1126 / sciadv.aau3669