Катастрофическое столкновение с соседней планетой могло зародить жизнь на Земле

Два новых исследования указывают на то, что на ранней Земле, возможно, не было необходимых для жизни компонентов — до тех пор, пока в нее не врезалась соседняя планета размером с Марс.

Согласно исследованию, ранняя Земля представляла собой бесплодную пустыню, неспособную поддерживать жизнь, пока крупное столкновение протопланеты не принесло необходимые ей компоненты.

Теории о столкновении прото-Земли и тела размером с Марс, получившего название Тейя, выдвигались на протяжении десятилетий, особенно в ходе дискуссий о том, как из обломков, образовавшихся в результате столкновения, могла образоваться наша Луна.

В новом исследовании ученые утверждают, что Тейя также принесла в наш мир некоторые из ключевых компонентов жизни более 4 миллиардов лет назад.

«Мы пришли к выводу, что Тейя, метеорит, образовавший луну, возник дальше в Солнечной системе, чем Земля и был богат летучими веществами», — сообщил ведущий автор исследования Паскаль Крутташ из Бернского университета.

Летучие вещества – это химические соединения, которые легко испаряются, например, водород и углерод, но также считаются строительными блоками жизни. Ближе к Солнцу температура слишком высока для конденсации этих веществ, поэтому они оставались в газообразном состоянии вблизи ранней Земли и других каменистых планет. Однако дальше от Солнца летучие вещества в изобилии присутствуют на газовых гигантах, таких как Юпитер и Сатурн, а также на кометах и астероидах.

Поэтому Тейя имела большое значение для Земли, сказал Крутташ, вероятно, она была поставщиком этих летучих веществ, которые являются «необходимыми ингредиентами для жизни».

В исследовании ученые использовали химическую модель для изучения изотопов (типов элементов) из метеоритов, а также горных пород на Земле.

Группа учёных сосредоточила внимание на радиоактивном распаде изотопа марганца, который существовал в ранней Солнечной системе и медленно распадался до хрома в течение нескольких миллионов лет. Эта временная шкала распада позволила исследователям точно отследить первые 15 миллионов лет формирования Земли. (Сама Солнечная система имеет возраст около 4,5 миллиарда лет.)

Выяснить, как жизнь попала на Землю и сохранилась на протяжении миллиардов лет, — сложная задача. «Земля — единственная известная нам планета, где жизнь зародилась и поддерживалась в течение нескольких миллиардов лет. Неясно, какие процессы происходили в истории Земли, сделав это возможным», — сказал Крутташ.

Но изучение ранней Солнечной системы дало команде некоторые подсказки. Протоземля и растущие поблизости планеты (в число которых сегодня входят Меркурий, Венера и Марс) быстро изменялись в течение первых 3 миллионов лет благодаря обмену пылью и газом посредством испарения и конденсации.

Однако этот обмен практически прекратился через 3 миллиона лет, поскольку первые каменистые и газовые планеты поглотили большую часть свободной материи в нашей Солнечной системе. Проще говоря, планеты, расположенные ближе к Солнцу, были более бедны летучими элементами, чем те, что находились дальше, из-за более высоких температур внутренних планет, расположенных ближе к Солнцу.

Вот почему летучие вещества Земли должны были произойти из такого крупного источника, как Тейя, которая, по оценкам, столкнулась с нашей планетой примерно 4,5 миллиарда лет назад. (В соответствии с другими исследованиями, новая работа предполагает, что Тейя — это разновидность хондрита, каменистого материала, богатого углеродом и органическими соединениями, который, как правило, формируется вдали от Солнца.)

Более широкий вывод из этих результатов заключается в том, что существование жизни на экзопланетах, подобных Земле, может быть затруднительным, учитывая, что большинство летучих веществ, возможно, образовалось в другом регионе Солнечной системы. «Это исследование ясно показывает, что благоприятность для жизни во Вселенной — отнюдь не само собой разумеющееся явление», — заявил соавтор исследования профессор Клаус Мецгер из Бернского университета.

Исследователи недавно опубликовали свои результаты в журнале Science Advances. Однако это было не единственное недавнее исследование, посвящённое Тейе и её влиянию на жизнь на Земле.

Не связанное с этой темой исследование, публикация которого запланирована на 15 ноября в журнале Icarus, предполагает, что Тейя доставила на нашу планету много воды, и ее до сих пор можно увидеть в мантии нашей планеты.

Эта мантийная вода является загадкой для геологов, поскольку «вода менее плотная, чем материалы, обычно встречающиеся в мантии Земли, и предполагалось, что она попала в кору или океаны», - сказал соавтор исследования Педру Машаду из Португальского института астрофизики и космических наук.

Исследование, основанное на моделировании, показало, что Тейя поставляла большую часть воды из мантии на раннюю Землю, «и у этой воды не было времени достичь поверхности», добавил Мачадо.