Земля была бесплодной, пока не столкнулась с другим миром

Фото из открытых источников

Новаторское исследование Института геологических наук Бернского университета впервые установило точную хронологию химического формирования нашей планеты, показав, что первичный блок, из которого впоследствии возникла Земля, приобрёл свой характерный элементный состав в течение максимум трёх миллионов лет после зарождения Солнечной системы. Это открытие, которое знаменует собой важнейшую веху в истории планет в мгновение ока, подкрепляет теорию о том, что условия, необходимые для жизни, отнюдь не были изначально присущи Земле, а появились на ней в результате последующего катаклизма: столкновения с зародышем планеты, богатым летучими веществами.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, начинается с фундаментального парадокса. Газопылевое облако, из которого сконденсировались все тела Солнечной системы, было богато летучими элементами с низкими температурами кипения, необходимыми для биохимии, такими как водород, углерод или сера.

Однако во внутренних областях системы, где близость к Солнцу поддерживала чрезвычайно высокие температуры, эти соединения не могли конденсироваться и превращаться в твёрдые материалы. Они оставались в газообразном состоянии, что привело к тому, что строительные блоки каменистых планет – Меркурия, Венеры, Земли и Марса – родились химически сухими, в значительной степени лишёнными компонентов, которые впоследствии сделали возможным существование океанов и атмосфер.

Паскаль Крутташ, первый автор исследования и в настоящее время постдокторант Имперского колледжа Лондона, объясняет методологию, которая позволила раскрыть этот процесс. Мы использовали высокоточную систему измерения времени, основанную на радиоактивном распаде марганца-53 – изотопа, присутствовавшего в ранней Солнечной системе и распадающегося до хрома-53 с периодом полураспада около 3,8 миллиона лет.

Эта технология, изотопные часы беспрецедентного разрешения, позволили исследователям датировать события, произошедшие миллиарды лет назад, с погрешностью менее миллиона лет. По словам соавтора и почетного профессора геохимии Клауса Мецгера, этот аналитический подвиг стал возможен только благодаря международно признанному опыту и инфраструктуре, которыми располагает Бернский университет для анализа внеземных материалов.

Объединив изотопные и элементарные данные метеоритов и земных пород, а также опираясь на вычислительные модели, команда смогла реконструировать процесс аккреции прото-Земли. Результаты показали, что уникальная химическая сигнатура нашей планеты, специфическая структура элементов, из которых она состоит, сформировалась в течение временного интервала, достигшего кульминации через три миллиона лет после образования Солнечной системы. Поскольку, по оценкам, Солнечная система образовалась 4,568 миллиарда лет назад, временной интервал для определения основного химического состава Земли, по словам Крутташа, был удивительно коротким.

Эта быстрота имеет глубокий смысл: прото-Земля возникла как сухая и каменистая планета, изначально враждебное место для жизни в том виде, в каком мы её знаем. Первоначальная химическая сухость планеты почти неумолимо указывает на внешнее событие, ставшее источником летучих веществ.

Гипотеза, которая набирает силу в ходе данного исследования, предполагает столкновение с Тейей , планетой размером с Марс, которая могла образоваться в более холодном регионе, удаленном от Солнца, где летучие соединения, включая воду, могли накапливаться в небесных телах. Благодаря нашим результатам мы знаем, что прото-Земля изначально была сухой каменистой планетой. Поэтому можно предположить, что именно столкновение с Тейей принесло летучие элементы на Землю и, в конечном итоге, сделало жизнь возможной, говорит Крутташ.

Исследование выходит за рамки хронологии, углубляясь в условия существования жизни в космосе. Профессор Мецгер подчёркивает случайный характер нашего существования: Земля обязана своей нынешней способностью к зарождению жизни не непрерывному развитию, а, вероятно, случайному событию — недавнему удару внешнего тела, богатого водой. Это ясно показывает, что существование жизни во Вселенной вовсе не неизбежно. Согласно этой точке зрения, жизнь не является предсказуемым следствием спокойного и упорядоченного процесса, а скорее удачным исходом грандиозного столкновения.

Путь исследований на этом не заканчивается. Следующая задача, как отмечает Крутташ, заключается в уточнении нашего понимания самого события столкновения. Пока что это событие изучено недостаточно. Необходимы модели, способные полностью объяснить не только физические свойства Земли и Луны, но и их химический состав и изотопные характеристики.

Поэтому будущая работа будет сосредоточена на более точном моделировании катаклизма, который, засеяв бесплодный мир первичными материалами, случайно открыл путь к биосфере.