Jorden blev ikke dannet indeholdende de nødvendige kemikalier til, at livet kunne begynde. En velunderstøttet teori, kaldet "sen finer-teori", antyder, at de flygtige kemikalier, der er nødvendige for livet, ankom længe efter dannelsen af Jorden, bragt hit af meteoritter. Men en ny undersøgelse udfordrer den sene finérteori.
Bevis viser, at Månen blev skabt, da en Mars-størrelse planet ved navn Theia kolliderede med Jorden. Virkningen skabte en affaldsring, som månen dannede ud af. Nu siger denne nye undersøgelse, at samme påvirkning kan have leveret de nødvendige kemikalier til liv til den unge jord.
”Vores er det første scenarie, der kan forklare timingen og levering <af flygtige stoffer> på en måde, der er i overensstemmelse med alt det geokemiske bevis.”
Medforfatter Rajdeep Dasgupta, Institut for Jord-, Miljø- og Planetvidenskab, Rice University.
Virkningen mellem Jorden og Theia skete for ca. 4,4 milliarder år siden, meget tidligt i Jordens liv. Det var da Jorden sandsynligvis modtog det meste af sit kulstof, nitrogen og andre flygtige kemikalier, der er nødvendige for, at livet kunne eksistere. Den nye undersøgelse er fra Rice University og offentliggøres i tidsskriftet Science Advances.
Forskere har undersøgt primitive meteoritter fra den tidlige jord og de andre stenede planeter i det indre solsystem. De har fundet ud af, at de gamle meteoritter er udtømt for flygtige kemikalier, der er nødvendige for livet. Det begyndte med spørgsmålet, hvor kom Jordens flygtige kemikalier fra?
”Fra undersøgelsen af primitive meteoritter har videnskabsmænd længe kendt, at Jorden og andre stenede planeter i det indre solsystem er flygtige-udtømmede,” sagde studiens medforfatter Rajdeep Dasgupta. ”Men timingen og mekanismen for flygtig levering er blevet drøftet varmt. Vores er det første scenarie, der kan forklare timingen og leveringen på en måde, der er i overensstemmelse med alt det geokemiske bevis. ”
Ifølge teamet bag undersøgelsen havde den påvirkende planet en svovlrig kerne, mens dens mantel og skorpe indeholdt flygtige stoffer. Da det kolliderede med Jorden, sprøjtede det de kemikalier, der var nødvendige for livet, som nitrogen, kulstof, brint og svovl, i jordskorpen. Kollisionen kastede også ud enorme mængder materiale ud i rummet, som samles sammen i månen.
”Det, vi fandt, er, at alt beviset… er i overensstemmelse med en månedannende påvirkning, der involverer en flygtig bærende, Mars-størrelse planet med en svovlrig kerne.”
Damanveer Grewal, studielederforfatter, gradstuderende, Rice University.
Teamet bag denne undersøgelse udførte eksperimenter i et laboratorium, der efterligner de høje tryk- og højtemperaturbetingelser, der blev fundet, når en planetens kerne dannes. Eksperimenterne hjalp med at teste deres teori om, at flygtige kom til Jorden som et resultat af en kollision med en planet med en svovlrig kerne.
Svovlindholdet i donorplanetens kerne er vigtigt på grund af den forundrede række eksperimentelle beviser for kulstof, nitrogen og svovl, der findes i alle andre dele af Jorden bortset fra kernen. "Kernen interagerer ikke med resten af Jorden, men alt over det, kappen, skorpen, hydrosfæren og atmosfæren, er alle forbundet,"
undersøgelse leder forfatter og kandidatstuderende Damanveer Grewal sagde. "Materielle cyklusser imellem dem."
De testede ideen med en hypotetiseret jordkerne indeholdende forskellige svovlniveauer. De ville vide, om en kerne med højt svovlindhold udelukkede kulstof, nitrogen eller begge dele. Generelt fandt de, at jo større svovlindholdet i kernen er, desto mindre sandsynligt er det for, at den vil indeholde flygtige stoffer. I det mindste i Jordens tilfælde.
Kvælstof blev stort set ikke påvirket, ”sagde Grewal. "Det forblev opløselig i legeringerne i forhold til silikater og begyndte kun at blive udelukket fra kernen under den højeste svovlkoncentration."
Ved hjælp af resultaterne fra disse eksperimenter løb de over en milliard simuleringer for at finde ud af, hvordan Jorden kunne have opnået sine flygtige kemikalier. ”Det, vi fandt, er, at alt beviset - isotopiske underskrifter, forholdet mellem kulstof og nitrogen og de samlede mængder kulstof, kvælstof og svovl i bulk-silikatet Jorden - stemmer overens med en månedannende påvirkning, der involverer et flygtigt bærende, Mars- størrelse planet med en svovlrig kerne, ”sagde Grewal.
Konsekvenserne af denne undersøgelse handler om mere end bare Jorden. De fortæller os også noget om, hvordan livet kan komme til at være på andre stenede planeter i andre solsystemer.
”Denne undersøgelse antyder, at en stenet, jordlignende planet får flere chancer for at erhverve livsnødvendige elementer, hvis den dannes og vokser ud fra gigantiske påvirkninger med planeter, der har samplet forskellige byggesten, måske fra forskellige dele af en protoplanetær disk,” sagde Dasgupta .
"Dette fjerner nogle grænsevilkår," sagde Dasgupta. ”Det viser, at livsvigtige flygtige stoffer kan ankomme en planetes overfladelag, selvom de blev produceret på planetariske kroppe, der gennemgik kernedannelse under meget forskellige forhold.”
Dasgupta sagde, at det ikke ser ud til, at Jordens bulksilikat alene kunne have opnået de livsnødvendige flygtige budgetter, der producerede vores biosfære, atmosfære og hydrosfære. ”Det betyder, at vi kan udvide vores søgning efter stier, der fører til, at flygtige elementer samles på en planet for at støtte livet, som vi kender det.”
Holdets arbejde er en del af programmet CLEVER Planeter (Cycles of Life-Essential Volatile Elements on Rocky).
Kilder:
- Pressemeddelelse: Planetarisk kollision, der dannede månen, gjorde livet muligt på Jorden
- Forskningsartikel: Levering af kulstof, nitrogen og svovl til silikat Jorden ved en kæmpe påvirkning
- Space Magazine: En kataklysmisk kollision dannede månen, men dræbte Theia
- Ryd planeter
