Согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале Science Advances, ранняя Земля сформировалась удивительно быстро, но изначально она не была планетой, способной поддерживать жизнь. В ней отсутствовали строительные блоки биологии, включая воду и летучие соединения. Теперь учёные полагают, что катастрофическое столкновение с телом размером с Марс, известным как Тейя, могло стать событием, изменившим всё.
Планета, сформированная быстро, но «рождённая сухой»
Химическая структура Земли сформировалась всего за три миллиона лет после рождения Солнечной системы, согласно учёным из Института геологических наук Бернского университета. Используя распад марганца-53 в хром-53 в качестве временного маркера, команда установила исключительно точную временную шкалу формирования.
«Для определения точного возраста использовалась высокоточная система измерения времени, основанная на радиоактивном распаде марганца-53», — сказал доктор Паскаль Крутташ, первый автор исследования.
Но скорость имела свои ограничения. Молодая Земля почти полностью не имела необходимых соединений, таких как вода, углерод и сера. Она сформировалась во внутренней части Солнечной системы, где высокие температуры затрудняли сохранение летучих веществ или их конденсацию на скалистых телах.
Остатки древней планеты могут быть похоронены в мантии Земли
Вероятно, Тейя столкнулась с Землёй миллиарды лет назад. @DownHereOnEarth объясняет, как могла образоваться Луна из обломков столкновения.
Поиск химических улик в древних изотопах
Чтобы реконструировать химическую эволюцию Земли, команда сравнила изотопы хрома в древних метеоритах и некоторых земных породах. Метеориты служат снимками материала ранней Солнечной системы, в то время как самые древние породы Земли всё ещё несут едва заметные изотопные следы того времени, когда ядро, мантия и кора отделились.
«Эти измерения были возможны только благодаря тому, что Бернский университет имеет международно признанный опыт и инфраструктуру для анализа внеземных материалов», — сказал профессор Клаус Мезгер, соавтор и геохимик-изотопник.
Их выводы подтверждают, что внутреннее строение Земли уже было полностью сформировано до того, как она приобрела соединения, необходимые для жизни. Это опровергает идею о том, что местные источники постепенно доставляли эти материалы. Во внутренней части Солнечной системы просто не было достаточно для этого ресурсов. Данные о времени и изотопах указывают на более драматическую систему доставки.
Столкновение с Тейей и происхождение Луны
Поворотный момент мог быть вызван Тейей, объектом размером с планету, который, как считается, столкнулся с Землёй после формирования её внутренних слоёв. Согласно гипотезе гигантского столкновения, Тейя, вероятно, пришла из более холодной и удалённой части Солнечной системы, где вода и углеродсодержащие соединения были гораздо более распространены.
Столкновение не только запустило материал, сформировавший Луну, но и могло доставить жизненно важный груз летучих веществ, засеяв Землю элементами, которых ей не хватало.
Эта идея подтверждается как химическими, так и физическими доказательствами. Земля и Луна имеют почти идентичные изотопные отпечатки пальцев, что позволяет предположить, что они образовались в результате одного и того же катастрофического события. Текущий состав Земли также показывает признаки обогащения летучими веществами, которые не могли быть доставлены из местных источников. Последовательность событий, химия и орбитальная динамика — всё указывает на одно определяющее столкновение, которое изменило судьбу Земли.
Новый взгляд на обитаемость
Две планеты могут вращаться на одинаковом расстоянии от своих звёзд и оказаться совершенно разными — особенно если одна из них была поражена телом, богатым летучими веществами, а другая — нет. Как говорят исследователи, «обитаемость не гарантируется только орбитой». Способность планеты поддерживать жизнь зависит от её истории — когда, где и как она получила материалы, необходимые для жизни.
Тем не менее детали столкновения с Тейей остаются туманными. Несмотря на широкую поддержку теории, «это столкновение недостаточно изучено», — сказал Крутташ. Учёные сейчас создают более продвинутые модели, чтобы объяснить не только то, как образовалась Земля и Луна, но и почему они имеют такие схожие химические сигнатуры.