Egy új tanulmány megállapítja, hogy a holdot kialakító ősi ütközés az élethez szükséges összes összetevőt magával hozta.
Több mint 4,4 milliárd évvel ezelőtt egy Mars méretű test egy primitív Földre szakadt, miközben holdunkat állandó körpályára engedte bolygónk körül.
De egy új tanulmány megállapítja, hogy ennek az eseménynek sokkal nagyobb hatása lehetett volna, mint azt korábban gondoltuk. Az ütközés az élet kialakításához szükséges szénnel, nitrogénnel és kénnel is bemerítheti bolygónkat - jelentették a tudósok ma (január 23.) a Science Advances folyóiratban.
Akkor a Föld kicsit olyan volt, mint a mai Mars. Magjának és köpenyének volt, de a ballon nélküli része nagyon rossz illékony elemekben, például nitrogénben, szénben és kénben.
Bolygónk nem régóta levő részeiben, melyeket „ömlesztett szilikát Földnek” nevezünk, összekeveredhetnek egymással, de soha nem lépnek kölcsönhatásba a mag elemeivel. Bár néhány illékony anyag létezett a magban, nem tudták eljutni a bolygó külső rétegeihez. Aztán ütközés történt.
Az egyik elmélet szerint a meteoritok különféle fajtái, széntartalmú chondritok, becsapódtak a Földbe, és ezeket az illékony elemeket a Föld szilikátjaihoz adták. Ez az ötlet azon a tényen nyugszik, hogy a nitrogén, a szén és a hidrogén különféle változatai - vagy izotópjai - arányai megegyeznek az ezen meteoritokon található arányokkal. Tehát, az elmélet támogatói szerint ezeknek az elemeknek a forrása a meteorit.
De van csak egy probléma: a szén és a nitrogén aránya kikapcsol.
Amíg a meteoritok kb. 20 rész szén-egy rész nitrogént tartalmaznak, addig a Föld noncore anyagában körülbelül 40 rész szén van jelen, egy rész nitrogénben - mondja Damanveer Grewal, a negyedik éves Ph.D. hallgató a texasi Houstonban található Rice Egyetem Föld-, Környezet- és Bolygótudományi Tanszékén.
Ősi ütközés
Tehát a tanulmány szerzői csoport úgy döntött, hogy kipróbál egy másik elméletet: Mi lenne, ha egy másik bolygó hozná a finomságokat?
"A Föld sokféle bolygóval ütközhetett volna össze" - mondta Grewal a Live Sciencenek. Lehetséges, hogy az egyik bolygó megadja a helyes elemek szilárd szilikát földjének megfelelő mennyiségét?
Ha ez az ütközés megtörténne, a két bolygómag összeolvadt volna, és a két köpeny összeolvadna.
Tehát arra törekedtek, hogy létrehozzanak egy lehetséges bolygót, amely ütközött volna a miénkkel.
A laboratóriumban egy speciális kemencében Grewal és csapata megteremtette a magas hőmérsékletű, nagynyomású körülményeket, amelyek között a bolygó magja kialakulhat. A grafit (egy szén formája) kapszuláiban a fémport (amely a magot képviseli, és olyan elemeket tartalmaz, mint például a nitrogénhez kötött vas) egyesítik különböző arányú szilikát porral (szilícium és oxigén keveréke, amelynek célja a hipotetikus bolygó palást).
A kísérlet során a hőmérséklet, a nyomás és a kén arányának változtatásával a csoport forgatókönyveket készített arról, hogy ezek az elemek hogyan oszlanak meg a mag és a hipotetikus bolygó többi része között.
Megállapították, hogy a szén sokkal kevésbé hajlandó kötődni a vashoz magas nitrogén- és kénkoncentráció esetén, míg a nitrogén még akkor is kötődik a vashoz, ha sok kén van jelen. Tehát ahhoz, hogy a nitrogént ki lehessen zárni a magból, és a bolygó más részein is jelen lehessen, annak nagyon magas kénkoncentrációt kellett volna tartalmaznia - mondta Grewal.
Ezután ezeket a lehetőségeket egy szimulációba táplálták, és információkat szolgáltattak arról, hogy a különféle illékony elemek hogyan viselkednek, valamint a szén, a nitrogén és a kén jelenlegi mennyiségéről a Föld külső rétegeiben.
Több mint egymilliárd szimuláció lefuttatása után úgy találták, hogy a leginkább értelmező forgatókönyv - amely a legvalószínűbb időzítéssel rendelkezik és a szén és a nitrogén megfelelő arányához vezethet - okozott ütközést és a Föld egyesülését egy Mars méretű bolygó, amely magjában körülbelül 25–30% ként tartalmazott.
Ez az elmélet "nagyon valószínű" - mondta Célia Dalou, a franciaországi Center de Recherches Pétrographiques et Géochimiques kísérleti petrológusa, aki nem vett részt a tanulmányban. "Ez a munka a különböző csoportok évek óta végzett kutatásainak nagyon sikeres eredménye."
