Земля сформировалась около 4,5 млрд лет назад. Последовавшая за этим эпоха была катастрофической: планета подвергалась интенсивной бомбардировке астероидами. Часто, когда мы слышим об астероидных ударах, мы думаем о катастрофах вроде той, что уничтожила динозавров. Но на заре истории Земли эти удары могли сыграть совершенно иную роль — не разрушительную, а созидательную.
Команда ученых из Юго-Западного исследовательского института (США) поставила перед собой вопрос: могли ли эти удары создать условия, благоприятные для возникновения жизни? Их моделирование, опубликованное в научном журнале AGU Advances, дает утвердительный ответ.
Исследователи использовали код физики ударных волн, который позволяет моделировать, как удары дробят твердые породы и создают пористую среду. Это первый случай, когда удалось количественно оценить импакт-индуцированную проницаемость земной коры. Ученые моделировали астероиды разных размеров и скоростей, меняли температурные условия и состав коры. Затем они рассчитали объем коры, который становился проницаемым для воды в каждом случае.
Компьютерные симуляции продемонстрировали впечатляющую картину прошлого. Гиперскоростные удары космических обломков дробили огромные объемы подстилающей породы на глубину до 8 км. Эта раздробленная, пористая кора становилась идеальным руслом для циркуляции воды. Мощное нагревание от удара, сочетавшееся с фоновым геотермальным градиентом (теплом земных недр), заставляло горячие жидкости циркулировать в неплотной коре.
В результате формировались гидротермальные системы — сети горячих источников, сравнимые с гейзерами Йеллоустонского национального парка в США. По оценкам ученых, каждый отдельный удар в эпоху поздней тяжелой бомбардировки мог генерировать гидротермальную активность, в 100 раз превышающую современную активность всей Йеллоустонской кальдеры.
Хотя в контексте вымирания динозавров астероидные удары часто считаются катастрофическими, бомбардировка ранней Земли, вероятно, сыграла критическую роль в создании сред для пребиотической химии
Используя модель истории бомбардировки, исследователи экстраполировали кумулятивный эффект повторяющихся ударов. Их расчеты показывают, что около 4,3 млрд лет назад верхняя 8-километровая оболочка земной коры, скорее всего, была высокопроницаемой. И значительная часть этого объема сохраняла проницаемость вплоть до 3,5 млрд лет назад — как раз того времени, к которому относятся древнейшие известные следы жизни на Земле.
«Эти результаты показывают, что удары были ключевым фактором гидротермальных изменений коры ранней Земли, с важными последствиями для геохимической эволюции приповерхностной среды», — подчеркивает Александер.
Другими словами, сами разрушительные космические бомбардировки создали «инкубаторы» — места, где горячая вода циркулировала через только что раздробленные породы, обмениваясь с ними химическими веществами. Именно такие гидротермальные системы сегодня считаются одними из самых вероятных кандидатов на роль «колыбелей жизни» на нашей планете.
Ранее Наука Mail рассказывала, как погубивший динозавров астероид вызывал гигантский скачок эволюции жизни на Земле.
