Jorden bildades inte och innehöll nödvändiga kemikalier för att livet skulle kunna börja. En välstödad teori, kallad ”senfanérteorin”, antyder att de flyktiga kemikalier som behövs för livet kom långt efter att jorden bildades, föras hit av meteoriter. Men en ny studie utmanar den sena fanérteorin.
Bevis visar att månen skapades när en planet på Mars med namnet Theia kolliderade med jorden. Påverkan skapade en skräpring ur vilken månen bildades. Nu säger denna nya studie att samma påverkan kan ha levererat nödvändiga kemikalier för livet till den unga jorden.
"Vårt är det första scenariot som kan förklara timing och leverans <av flyktiga> på ett sätt som är förenligt med alla geokemiska bevis."
Medförfattare Rajdeep Dasgupta, Institutionen för jord-, miljö- och planvetenskaper, Rice University.
Påverkan mellan Jorden och Theia inträffade för cirka 4,4 miljarder år sedan, mycket tidigt i jordens liv. Det är när jorden troligen fick mest av sitt kol, kväve och andra flyktiga kemikalier som är nödvändiga för att livet ska kunna existera. Den nya studien kommer från Rice University och publiceras i tidskriften Science Advances.
Forskare har studerat primitiva meteoriter från den tidiga jorden och de andra steniga planeterna i det inre solsystemet. De har funnit att de gamla meteoriterna är uttömda av flyktiga kemikalier som är nödvändiga för livet. Det bad om frågan, var kom jordens flyktiga kemikalier ifrån?
"Från studien av primitiva meteoriter har forskare länge vetat att jorden och andra steniga planeter i det inre solsystemet är flyktiga-utarmade," säger studiens medförfattare Rajdeep Dasgupta. ”Men tidpunkten och mekanismen för flyktig leverans har diskuterats varmt. Vårt är det första scenariot som kan förklara tidpunkten och leveransen på ett sätt som är förenligt med alla geokemiska bevis. ”
Enligt teamet bakom studien hade den påverkande planeten en svavelrik kärna, medan dess mantel och skorpa innehöll flyktiga ämnen. När den kolliderade med jorden, injicerade den de kemikalier som behövs för livet, som kväve, kol, väte och svavel, i jordskorpan. Kollisionen släppte också ut enorma mängder material ut i rymden, som sammanfördes i månen.
"Vad vi hittade är att alla bevis ... är förenliga med en månbildande påverkan som involverar en flyktig bärande, Mars-stor planet med en svavelrik kärna."
Damanveer Grewal, studieförfattare, gradstudent, Rice University.
Teamet bakom denna studie utförde experiment i ett laboratorium som efterliknar de högtrycksförhållanden och högtemperaturförhållanden som finns när en planets kärna bildas. Experimenten hjälpte till att testa deras teori som säger att flyktiga ämnen kom till jorden som ett resultat av en kollision med en planet med en svavelrik kärna.
Svavelinnehållet i givarplanetens kärna är viktigt på grund av det förvirrande utbudet av experimentella bevis om kol, kväve och svavel som finns i alla delar av jorden utom kärnan. "Kärnan interagerar inte med resten av jorden, men allt ovanför, manteln, jordskorpan, hydrosfären och atmosfären, är alla anslutna,"
studerar huvudförfattare och doktorand Damanveer Grewal. "Materialcykler mellan dem."
De testade idén med en hypoteserad jordkärna innehållande olika svavelnivåer. De ville veta om en hög svavelkärna utesluter kol, kväve eller båda. Sammantaget fann de att ju större svavelinnehållet i kärnan, desto mindre troligt är det att den kommer att innehålla flyktiga ämnen. Åtminstone i jordens fall.
Kväve påverkades till stor del, ”sade Grewal. "Det förblev lösligt i legeringarna relativt silikater och började bara uteslutas från kärnan under den högsta svavelkoncentrationen."
Med hjälp av resultaten från dessa experiment sprang de över en miljard simuleringar för att ta reda på hur Jorden kunde ha fått sina flyktiga kemikalier. "Vad vi hittade är att alla bevis - isotopiska signaturer, kol-kväveförhållandet och de totala mängderna kol, kväve och svavel i bulksilikatet Jorden - överensstämmer med en månbildande påverkan som involverar en flyktig bärande, Mars- stor planet med en svavelrik kärna, ”sade Grewal.
Konsekvenserna av denna studie handlar om mer än bara Jorden. De berättar också något om hur livet kan komma att bli på andra steniga planeter i andra solsystem.
"Denna studie tyder på att en stenig, jordliknande planet får fler chanser att skaffa livsviktiga element om den bildar och växer från jättepåverkan med planeter som har provat olika byggstenar, kanske från olika delar av en protoplanetärisk skiva," sade Dasgupta .
"Detta tar bort vissa gränsvillkor," sa Dasgupta. "Det visar att livsviktiga flyktiga ämnen kan komma till ytans lager på en planet, även om de producerades på planetkroppar som genomgick kärnbildning under mycket olika förhållanden."
Dasgupta sa att det inte verkar som om jordens bulksilikat på egen hand kunde ha uppnått de livsviktiga flyktiga budgetarna som producerade vår biosfär, atmosfär och hydrosfär. "Det betyder att vi kan bredda vår sökning efter vägar som leder till att flyktiga element samlas på en planet för att stödja livet som vi känner till det."
Teamets arbete är en del av programmet CLEVER Planets (Cycles of Life-Essential Volatile Elements on Rocky).
Källor:
- Pressmeddelande: Planetkollision som bildade månen gjorde livet möjligt på jorden
- Forskningsdokument: Leverans av kol, kväve och svavel till silikatjorden genom en jätteffekt
- Space Magazine: A Cataclysmic Collision Formed the Moon, men dödade Theia
- CLEVER planeter
