Jorden ble ikke dannet som inneholder de nødvendige kjemikaliene for at livet skulle begynne. En godt støttet teori, kalt "sen finérteori", antyder at de flyktige kjemikaliene som trengs for livet ankom lenge etter at jorden ble dannet, brakt hit av meteoritter. Men en ny studie utfordrer senfinérteorien.
Bevis viser at månen ble skapt da en planet i Mars-størrelse ved navn Theia kolliderte med jorden. Effekten skapte en ruskring som månen dannet seg ut av. Nå sier denne nye studien at samme innvirkning kan ha levert de nødvendige kjemikaliene for livet til den unge jorden.
"Vårt er det første scenariet som kan forklare tidspunktet for og levering <av flyktige stoffer> på en måte som er i samsvar med alle de geokjemiske bevisene."
Medforfatter Rajdeep Dasgupta, Institutt for jord-, miljø- og planvitenskap, Rice University.
Virkningen mellom Jorden og Theia skjedde for rundt 4,4 milliarder år siden, veldig tidlig i jordens liv. Det var da Jorden sannsynligvis mottok det meste av karbon, nitrogen og andre flyktige kjemikalier som er nødvendige for at livet skulle eksistere. Den nye studien er fra Rice University og er publisert i tidsskriftet Science Advances.
Forskere har studert primitive meteoritter fra den tidlige jorden og de andre steinete planetene i det indre solsystemet. De har funnet ut at de gamle meteorittene er uttømt for flyktige kjemikalier som er nødvendige for livet. Det ba om spørsmålet, hvor kom jordens flyktige kjemikalier fra?
"Fra studiet av primitive meteoritter har forskere lenge visst at Jorden og andre steinete planeter i det indre solsystemet er flyktige og utarmet," sa studiens medforfatter Rajdeep Dasgupta. Men timingen og mekanismen for ustabil levering er blitt sterkt diskutert. Vårt er det første scenariet som kan forklare timingen og leveringen på en måte som er i samsvar med alle de geokjemiske bevisene. ”
I følge teamet bak studien hadde den påvirkende planeten en svovelrik kjerne, mens dens mantel og skorpe inneholdt flyktige stoffer. Da den kolliderte med jorden, injiserte den kjemikaliene som er nødvendige for livet, som nitrogen, karbon, hydrogen og svovel, i jordskorpen. Påkjørselen kastet også ut enorme mengder materiale ut i verdensrommet, som koaleserte inn i månen.
"Det vi fant er at alle bevisene ... er i samsvar med en månedannende påvirkning som involverer en flyktig bærende, Mars-størrelse planet med en svovelrik kjerne."
Damanveer Grewal, studielederforfatter, gradstudent, Rice University.
Teamet bak denne studien utførte eksperimenter i et laboratorium som etterligner forholdene under høyt trykk og høy temperatur som ble funnet når en planetens kjerne dannes. Eksperimentene var med på å teste teorien deres som sier at flyktige stoffer kom til jorden som et resultat av en kollisjon med en planet med en svovelrik kjerne.
Svovelinnholdet i donorplanetens kjerne er viktig på grunn av det forundrende utvalget av eksperimentelle bevis for karbon, nitrogen og svovel som finnes i alle andre deler av jorden enn kjernen. "Kjernen samhandler ikke med resten av jorden, men alt over den, mantelen, jordskorpen, hydrosfæren og atmosfæren, er alle sammenkoblet,"
studielederforfatter og doktorgradsstudent Damanveer Grewal sa. "Materielle sykluser mellom dem."
De testet ideen med en antatt jordkjerne som inneholder forskjellige svovelnivåer. De ønsket å vite om en høy-svovelkjerne ekskluderte karbon, nitrogen eller begge deler. Totalt sett fant de ut at jo større svovelinnholdet i kjernen, desto mindre sannsynlig er det at den vil inneholde flyktige stoffer. I det minste i jordens tilfelle.
Nitrogen ble stort sett ikke påvirket, ”sa Grewal. "Det forble løselig i legeringene i forhold til silikater, og begynte bare å bli ekskludert fra kjernen under den høyeste svovelkonsentrasjonen."
Ved hjelp av resultatene fra disse eksperimentene kjørte de over en milliard simuleringer for å finne ut hvordan Jorden kunne ha fått sine flyktige kjemikalier. "Det vi fant er at alle bevisene - isotopiske signaturer, karbon-nitrogenforholdet og de totale mengdene karbon, nitrogen og svovel i bulk-silikatet Jorden - er i samsvar med en månedannende påvirkning som involverer en flyktig bærende Mars- størrelse planet med en svovelrik kjerne, ”sa Grewal.
Implikasjonene av denne studien handler om mer enn bare Jorden. De forteller oss også noe om hvordan livet kan bli på andre steinete planeter i andre solsystemer.
"Denne studien antyder at en steinete, jordlignende planet får flere sjanser til å skaffe seg livsnødvendige elementer hvis den dannes og vokser fra gigantiske påvirkninger med planeter som har prøvet ut forskjellige byggesteiner, kanskje fra forskjellige deler av en protoplanetær disk," sa Dasgupta .
"Dette fjerner noen grensevilkår," sa Dasgupta. "Det viser at livs-essensielle flyktige stoffer kan komme til overflatelagene på en planet, selv om de ble produsert på planetlegemer som gjennomgikk kjernedannelse under veldig forskjellige forhold."
Dasgupta sa at det ikke ser ut til at jordens bulksilikat på egen hånd kunne ha oppnådd de livsnødvendige flyktige budsjettene som produserte biosfæren, atmosfæren og hydrosfæren vår. "Det betyr at vi kan utvide søket etter stier som fører til at flyktige elementer kommer sammen på en planet for å støtte livet slik vi kjenner det."
Teamets arbeid er en del av programmet CLEVER Planets (Cycles of Life-Essential Volatile Elements on Rocky).
Kilder:
- Pressemelding: Planetarisk kollisjon som dannet månen gjorde livet mulig på Jorden
- Forskningsartikkel: Levering av karbon, nitrogen og svovel til silikatet Jorden ved en gigantisk påvirkning
- Space Magazine: A Cataclysmic Collision Formed the Moon, men drepte Theia
- RENGJØR planetene
