Nowe badania dowodzą, że starożytna kolizja, która uformowała księżyc, mogła przynieść ze sobą wszystkie składniki potrzebne do życia.
Ponad 4,4 miliarda lat temu ciało wielkości Marsa uderzyło w prymitywną Ziemię, wypuszczając nasz księżyc na stałą orbitę wokół naszej planety.
Jednak nowe badanie wykazało, że to wydarzenie mogło mieć znacznie większy wpływ, niż wcześniej sądzono. Naukowcy podali dziś (23 stycznia) w czasopiśmie Science Advances, że kolizja mogłaby nasycić naszą planetę węglem, azotem i siarką potrzebną do życia.
Wtedy Ziemia była trochę podobna do Marsa. Miał rdzeń i płaszcz, ale jego część bezrdzeniowa była bardzo uboga w lotne pierwiastki, takie jak azot, węgiel i siarka.
Elementy w niekrytych częściach naszej planety, zwane „masową krzemianową Ziemią”, mogą przenikać się ze sobą, ale nigdy nie wchodzą w interakcje z elementami rdzenia. Chociaż w jądrze istniały pewne substancje lotne, nie były w stanie przedostać się do zewnętrznych warstw planety. A potem doszło do kolizji.
Jedna z teorii głosi, że specjalne rodzaje meteorytów, zwane węglowymi chondrytami, uderzyły w Ziemię i dały masowej krzemianowej Ziemi te lotne pierwiastki. Pomysł opiera się na fakcie, że proporcje różnych wersji - lub izotopów - azotu, węgla i wodoru wydają się pasować do tych znalezionych na tych meteorytach. Zwolennicy teorii twierdzą, że meteoryty muszą być źródłem tych pierwiastków.
Ale jest tylko jeden problem: stosunek węgla do azotu jest wyłączony.
Podczas gdy meteoryty zawierają około 20 części węgla na jedną część azotu, materiał niebędący ziemią ma około 40 części węgla na każdą część azotu, według autora badania Damanveer Grewal, doktora czwartego roku student Wydziału Nauk o Ziemi, Środowiska i Planetarnego na Rice University w Houston w Teksasie.
Starożytna kolizja
Tak więc grupa autorów badań postanowiła przetestować inną teorię: co, jeśli inna planeta przyniesie korzyści?
„Ziemia mogła zderzyć się z wieloma różnymi planetami”, powiedział Grewal dla Live Science. Czy jedna z tych planet może nadać luzem krzemianową Ziemię odpowiednią proporcję pierwiastków?
Gdyby doszło do takiej kolizji, dwa rdzenie planetarne połączyłyby się, a dwa płaszcze by się połączyły.
Postanowili więc stworzyć możliwą planetę, która mogłaby kolidować z naszą.
W laboratorium, w specjalnym piecu, Grewal i jego zespół stworzyli warunki wysokotemperaturowe i wysokociśnieniowe, w których może tworzyć się jądro planety. W kapsułkach grafitu (forma węgla) połączyli proszek metaliczny (który reprezentuje rdzeń i zawiera pierwiastki, takie jak żelazo związane z azotem) z różnymi proporcjami proszku krzemianowego (mieszanina krzemu i tlenu, mająca naśladować hipotetyczną planetę płaszcz).
Zmieniając temperaturę, ciśnienie i proporcje siarki w swoich eksperymentach, zespół stworzył scenariusze podziału tych pierwiastków między rdzeń i resztę hipotetycznej planety.
Odkryli, że węgiel jest znacznie mniej skłonny do wiązania się z żelazem w obecności wysokich stężeń azotu i siarki, podczas gdy azot wiąże się z żelazem nawet wtedy, gdy jest dużo siarki. Grewal powiedział, że aby azot mógł zostać wykluczony z rdzenia i być obecny w innych częściach planety, powinien on zawierać bardzo wysokie stężenia siarki.
Następnie wprowadzili te możliwości do symulacji, wraz z informacjami o tym, jak zachowują się różne pierwiastki lotne oraz o obecnych ilościach węgla, azotu i siarki w zewnętrznych warstwach Ziemi.
Po przeprowadzeniu ponad 1 miliarda symulacji odkryli, że najbardziej sensowny był scenariusz, który miał najbardziej prawdopodobny czas i mógł prowadzić do prawidłowego stosunku węgla do azotu - był scenariuszem zderzenia i połączenia Ziemi z Planeta wielkości Marsa zawierała w rdzeniu około 25 do 30 procent siarki.
Ta teoria „jest bardzo prawdopodobna”, powiedziała Célia Dalou, eksperymentalna petrolog z Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques we Francji, która nie była częścią badania. „Ta praca jest bardzo udanym wynikiem wielu lat badań różnych zespołów”.
