Žemė prarijo kitą planetą ir (galbūt) dėl to joje radosi gyvybė

Nauja teorija teigia, kad Žemė gyvybės užsimezgimui reikalingus elementus gavo po galingo susidūrimo su Marso dydžio planeta.

Seniau nei prieš 4,4 milijardus metų, pirmykštė Žemė susidūrė su Marso dydžio dangaus kūnu, išsviesdama į orbitą Mėnulį vėliau sukūrusias nuolaužas.

Bet naujas tyrimas rodo, kad šio įvykio reikšmė galėjo būti gerokai didesnė, nei manyta. Šis susidūrimas galėjo praturtinti Žemę anglimi, azotu ir siera, – elementais, kurie būtini gyvybės formavimuisi, pranešama sausio 23 dienos „Science Advances“ numeryje.

Tada Žemė šiek tiek priminė dabartinį Marsą. Ji turėjo plutą ir mantiją, tačiau jose buvo itin mažai lakių elementų – tokių kaip azotas, anglis ir siera.

Mūsų planetos mantijoje ir plutoje – vadinamojoje „didžiojoje silikatinėje Žemėje“ – esantys elementai gali maišytis tarpusavyje, bet su branduolio elementais jie niekada nesąveikauja. Nors šiek tiek lengvų elementų branduolyje buvo, į išorinius planetos sluoksnius jie pakliūti negalėjo. O tada įvyko susidūrimas.

Pagal vieną teoriją, šiuos lengvuosius elementus į didžiąją silikatinę Žemę sunešė ypatingi meteoritai, vadinami anglingieji chondritai. Ši idėja remiasi faktu, kad azoto, anglies ir vandenilio atomų skirtingų versijų – izotopų – santykis atitinka randamą šiuose meteorituose. Tad teorijos šalininkai teigia, kad šiuos elementus turėjo sunešti asteroidai.

Bet yra viena problema: anglies ir azoto santykis neatitinka.

Meteorituose vienai azoto daliai tenka maždaug 20 dalių anglies, tuo tarpu Žemės ne branduolio medžiagoje vienai azoto daliai tenka ~40 dalių anglies, rodo Rice’o universiteto Hiustone (Teksasas JAV) Žemės, aplinkos ir planetologijos fakulteto doktoranto Damanveero Grewalio tyrimas.

Priešistorinis susidūrimas

Tad tyrimo autorių grupė nusprendė patikrinti kitą teoriją: gal visas tas gėrybes atnešė kita planeta?

„Žemė galėjo susidurti su daugybe įvairiausių planetų“, – portalui „Live Science“ sakė Grewalis. Ar galėjo viena iš tokių planetų silikatinei Žemei suteikti teisingą elementų proporciją?

Jei įvyko susidūrimas, dviejų planetų branduoliai būtų susilieję – kaip ir mantijos.

Tad mokslininkai pasiryžo sukurti įmanomą planetą, kuri būtų galėjusi susidurti su mūsiške.

Laboratorijoje, specialioje krosnyje, D.Grewalis su komanda sukūrė aukštą temperatūrą ir slėgį – tokiomis sąlygomis susiformavo planetos branduolys. Grafito (alotropinės anglies atmainos) kapsulėse įvairiomis proporcijomis jie sumaišė metalo miltelius (vaizdavusius branduolį ir kuriuose buvo tokių elementų, kaip prie geležies prisijungusio azoto) su įvairiais silikatais (silicio ir deguonies mišiniais, turėjusiais pamėgdžioti hipotetinės planetos mantiją).

Atlikdami įvairios temperatūros, slėgio ir sieros proporcijų eksperimentus, tyrėjai sukūrė scenarijus, kaip šie elementai galėjo pasidalinti tarp hipotetinės planetos branduolio ir likusios dalies.

Jie išsiaiškino, kad anglis su geležimi jungiasi nenoriau, kai yra aukšta azoto ir sieros koncentracija – tuo tarpu azotas su geležimi jungiasi netgi tada, kai būna pilna sieros. Tad tam, kad azotas pasišalintų iš branduolio ir atsidurtų kitose planetos dalyse, branduolyje turėjo būti labai aukšta sieros koncentracija, pažymėjo D.Grewalis.

Tada jie šias galimybes – kartu su informacija apie skirtingų lengvųjų elementų savybes ir dabartines žinias apie anglies, azoto ir sieros kiekius – įkėlė į simuliaciją.

Atlikę daugiau nei milijardą simuliacijų, jie išsiaiškino, kad logiškiausias scenarijus — kuriame labiausiai tikėtinas laikas ir kuris galėjo lemti teisingą anglies ir azoto santykį – buvo aprašęs Žemės susidūrimą su Marso dydžio planeta, kurios plutoje buvo 25 – 30 procentų sieros.

Ši teorija „yra labai tikėtina, – pastebi tyrime nedalyvavusi eksperimentinės petrologijos ekspertė Célia Dalou iš Petrografijos ir Geochemijos tyrimų centro Prancūzijoje. – Šis darbas yra labai sėkmingas įvairių komandų ne vienus metus atliekamų tyrimų rezultatas.“