NASA знайшло новий спосіб, як Земля могла отримати елементи, необхідні для життя - Наука NASA

Науковці, підтримувані NASA, надали нову інформацію про те, як рання Земля могла отримати деякі елементи, необхідні для того, щоб планета стала придатною для життя. Вони також пропонують нову роль Юпітера в розподілі цих елементів по молодій сонячній системі. Дослідження, опубліковане сьогодні в Science Advances, розглядає цю історію, аналізуючи співвідношення фосфору до азоту в залізних метеоритах та в молодших об'єктах, відомих як хондритами.

Нашу сонячну систему сформовано з газу та пилу, які оберталися навколо протосонця більше 4.5 мільярдів років тому. Цей газ містив сировину, необхідну для формування планет, супутників і, зрештою, життя, як ми його знаємо. Два елементи, які мають особливе значення для життя, це азот і фосфор.

На найраніших етапах формування сонячної системи газ і пил злилися в тіла, відомі як планетезимали. Коли ці об'єкти оберталися навколо молодого Сонця в цьому хаотичному середовищі, планетезимали зіткнулися, залишаючи розбиті залишки по всій системі. Зрештою, багато з цих шматків були включені в планети та супутники. Інші шматки дожили до сьогодні у вигляді астероїдів, які все ще обертаються навколо Сонця, і – якщо вони вдарили по Землі та були знайдені – у вигляді метеоритів. Ці метеорити надають вікно в ранню сонячну систему в час, коли Землі ще не існувало. Хондрити та залізні метеорити є двома різними класами цих метеоритів.

Як випливає з їхньої назви, залізні метеорити є щільними, металевими об'єктами, які в основному складаються з залізо-нікелевого сплаву. Хондрити, з іншого боку, є кам'яними об'єктами, і вони відповідають за більшість метеоритів, які були знайдені на Землі.

Кожен тип метеорита походить від планетезималів, які сформувалися в різний час у нашій системі. Найстаріше покоління планетезималів є джерелом залізних метеоритів. Хондрити походять з другого покоління планетезималів, які сформувалися через 2-3 мільйони років пізніше.

Розуміння того, як була створена Земля і коли вона сформувалася, важливо для астробіологів, які вивчають, як і коли наша планета стала придатною для життя, як ми його знаємо. Молодій Землі потрібно було мати запаси інгредієнтів для життя, включаючи азот і фосфор, щоб перші живі клітини могли сформуватися.

Існує дискусія серед науковців щодо того, звідки походять запаси елементів, необхідних для життя на Землі. Деякі докази вказують на хондрити в зовнішній сонячній системі, які подорожували всередину, щоб досягти Землі наприкінці процесу формування нашої планети. Однак нове дослідження розповідає іншу історію.

Використовуючи лабораторні експерименти та геохімічні моделі, команда реконструювала карту співвідношення фосфору до азоту (P/N) по ранній сонячній системі та виявила відмінності між першим (залізні метеорити) і другим (хондритами) поколіннями планетезималів.

Експерименти та подальше геохімічне моделювання показали, що перше покоління мало вищий коефіцієнт P/N у зовнішній сонячній системі, причому це співвідношення зменшувалося в напрямку внутрішньої сонячної системи. Ця тенденція була обернена в другому поколінні планетезималів, з вищими коефіцієнтами P/N у внутрішній сонячній системі.

Вважається, що під час формування першого покоління планетезималів відбувався зовнішній потік матеріалу, який підвищував коефіцієнт P/N у зовнішній сонячній системі. Потім з'явився Юпітер.

Як Юпітер сформувався та зріс до величезного розміру (і гравітаційного впливу), планета обмежила рух фосфору та азоту з внутрішньої до зовнішньої сонячної системи. Це означало, що коли з'явилося друге покоління планетезималів, ті, що знаходилися в внутрішній сонячній системі, залишилися з вищим коефіцієнтом P/N, ніж їхні родичі далі.

"Для нашої сонячної системи присутність Юпітера та історія його зростання, дійсно, здається, відіграли критичну роль у визначенні розподілу основних хімічних інгредієнтів, необхідних для придатних для життя світів", - сказав Радждіп Дасгупта з Університету Райса в Х'юстоні та старший автор дослідження. "Залишається відкритим питанням, чи може бути встановлений бюджет елементів, необхідних для життя, подібний до земного, без планети, подібної до Юпітера, в популяції."

Геохімічне моделювання акреції додатково показує, що сучасний підпис P/N Землі найкраще відтворюється планетезималами внутрішньої сонячної системи, або тими, що пов'язані з залізними метеоритами, або тими, що пов'язані з хондритами.

"Дослідження свідчить про те, що Земля отримала свій запас елементів, необхідних для життя, фосфору та азоту, переважно з внутрішньої сонячної системи, без значного внеску з зовнішньої сонячної системи хондритів", - сказав провідний автор дослідження Дебджіт Патак, аспірант Університету Райса.