Большая часть жизненно-важных химических элементов на Земле, включая углерод и азот в вашем теле, вероятнее всего, имеет внеземное происхождение. Наша планета получила все необходимое для образования жизни в результате колоссальной космической катастрофы невиданных масштабов. Речь идет о столкновении двух планет, которое произошло 4,4 млрд. лет назад и привело к образованию Луны. Так утверждают петрологи (ученые, изучающие горные породы и их формирование) из Университета Райса в Техасе, США. Их статья была недавно опубликована в журнале Science Advances.
Доказательства
По словам ученых, данная теория согласовывается со всеми геохимическими доказательствами. Доказательства были получены в результате серии высокотемпературных экспериментов с высоким давлением в лаборатории, которая специализируется на изучении геохимических реакций, проходящих в глубине нашей планеты. Эксперименты указывают на то, что летучие вещества образовались на Земле в результате столкновения с карликовой планетой, у которой было богатое серой ядро. Содержание серы в ядре “донорской планеты” столь важно из-за множества экспериментальных данных о сере, углероде и азоте, присутствующих во всех слоях Земли, кроме ядра.
Почему так произошло?
До сих пор ответ на этот вопрос давала гипотеза “позднего покрытия” или “поздней бомбардировки” (“Late veneer”). Согласно этой гипотезе, Земля получила свои летучие вещества уже после того, как ядро сформировалось. Эти вещества могли находиться в метеоритах и кусках первобытной материи из дальних уголков молодой Солнечной системы. Изотопные сигнатуры многих летучих веществ совпадают с сигнатурами древних ископаемых метеоритов, называемых каменноугольными хондритами. Но есть кое-что, что выбивается из этой картинки.
Речь об элементном отношении углерода к азоту. В объеме земной материи, не входящей в состав ядра, содержится примерно 40 частей углерода на часть азота. Это - вдвое больше того соотношения, которое обнаруживается в составе древних метеоритов. А значит, гипотеза “поздней бомбардировки” не верна, либо верна лишь отчасти.
В ходе экспериментов ученые смоделировали огромное давление и высочайшие температуры, имевшие место во время формирования ядра нашей планеты. При этом они проверили идею о том, что богатое серой планетарное ядро могло вытеснить углерод и азот во внешние породы планеты. Экспериментируя с разными температурами и давлением, ученые понемногу добавляли в сплавы, имитирующие ядро планеты, серу. Первая серия экспериментов была проведена без серы, вторая - с 10% серы, третья - с 25%. Оказалось, что азот крайне неохотно реагирует на какое-либо воздействие. Он остается растворенным в ядре и “выбирается” наружу только при самой высокой концентрации серы. С углеродом - ситуация обратная. Сплавы с большим содержанием серы выталкивают в 10 раз меньше углерода, чем сплавы без серы. По словам ученых, такое соотношение идеально совпадает с картиной, которую можно наблюдать в современном составе земных пород.
Столкновение планет
Ученые попытались смоделировать, каким должен был быть объект, содержащий в себе нужное количество серы. Компьютерная симуляция показала, что тело должно было иметь размеры, сопоставимые с размерами Марса.
В отличие от гипотезы “поздней бомбардировки”, новая гипотеза объясняет все геологические феномены, включая совпадение изотопных сигнатур, отношение углерода к азоту и общее количество углерода, азота и серы в земных породах.
И даже больше. Гипотеза вписывается в модель ударного формирования Луны. Согласно этой модели, Луна возникла в результате столкновения молодой Земли и объекта, по размерам сходного с Марсом. Это, в свою очередь, объясняет, почему Луна всегда обращена одной стороной к Земле и почему она имеет схожий состав с нашей планетой.
Увы, это также согласуется и с “гипотезой уникальной Земли”. Согласно этой гипотезе, условия, пригодные для формирования жизни на планете, образуются невероятно редко. Если бы Земля вообще не столкнулась с карликовой планетой, на ее поверхности не оказалось бы нужных веществ для зарождения жизни. А если бы это столкновение произошло под немного другим углом - обе планеты погибли бы, образовав еще один пояс астероидов вокруг Солнца.
Таким образом, новое открытие не только проливает свет на историю нашей планеты, но и косвенным образом объясняет, что жизнь во Вселенной - гораздо более редкое явление, чем можно было бы предположить.
