После формирования Солнечной системы потребовалось не больше 3 млн лет, чтобы химический состав первоначальной Земли сформировался окончательно. Это показало новое исследование Института геологических наук Бернского университета. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
Однако в то время на молодой планете почти не было элементов, необходимых для жизни, таких как вода или углеродные соединения. Лишь более позднее столкновение с другой планетой, вероятно, принесло воду на Землю, проложив путь для жизни.
Газопылевое облако, из которого сформировались все планеты Солнечной системы, было богато летучими элементами, важными для жизни, такими как водород, углерод и сера. Однако во внутренней части Солнечной системы — области, ближайшей к Солнцу, где сегодня находятся четыре каменистые планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс, а также пояс астероидов — эти летучие элементы едва ли могли существовать: из-за высокой температуры Солнца они не конденсировались и изначально в основном оставались в газовой фазе.
Поскольку эти газообразные вещества не вошли в состав твердых каменистых материалов, из которых формировались планеты, ранний предшественник нашей планеты, так называемая прото-Земля, также содержал очень мало этих жизненно важных веществ. Только небесные тела, сформировавшиеся дальше от Солнца в более холодных регионах, смогли включить эти компоненты. Когда и как Земля приобрела необходимые для жизни элементы, до сих пор до конца не понятно.
В новом исследовании ученые показали, что химический состав ранней Земли сформировался не позднее, чем через 3 млн лет после образования Солнечной системы — причем он был таким, что делал возникновение жизни невозможным. Это позволяет предположить, что жизнь на Земле стала возможной лишь благодаря более позднему событию.
Исследовательская группа использовала комбинацию изотопных и элементных данных метеоритов и земных пород, чтобы восстановить процесс формирования Земли. С помощью модельных расчетов исследователям удалось сузить во времени то, как химический состав Земли развивался по сравнению с другими планетарными строительными блоками.
Для точного определения возраста использовалась система высокоточного измерения времени, основанная на радиоактивном распаде марганца-53. Этот изотоп присутствовал в ранней Солнечной системе и распадался на хром-53 с периодом полураспада около 3,8 миллиона лет.
Этот метод позволил определять возраст с точностью менее миллиона лет для материалов, возраст которых составляет несколько миллиардов лет.
Результаты исследования подтверждают предположение, что более позднее столкновение с планетой Тейя стало решающим поворотным пунктом и сделало Землю планетой, благоприятной для жизни. Тейя, вероятно, сформировалась дальше в Солнечной системе, где накапливались летучие вещества, такие как вода.
«Благодаря нашим результатам мы знаем, что прото-Земля изначально была сухой каменной планетой. Можно предположить, что именно столкновение с Тейей принесло на Землю летучие элементы и в конечном итоге сделало возможной жизнь там», — говорит Крутташ.
Новое исследование вносит значительный вклад в наше понимание процессов на ранней фазе Солнечной системы и дает подсказки о том, когда и как могут формироваться планеты, на которых возможна жизнь.
Следующим шагом будет более детальное изучение события столкновения между прото-Землей и Тейей.
«Пока что это событие столкновения недостаточно изучено. Необходимы модели, которые могут полностью объяснить не только физические свойства Земли и Луны, но также их химический состав и изотопные сигнатуры», — заключает Крутташ.
Ранее Наука Mail рассказывала, что Главный пояс астероидов в Солнечной системе постепенно исчезает.
