Примитивные астероиды - ключ к зарождению жизни на Земле, предполагает исследование
Семьдесят процентов земной коры сформировалось из расплавленных космических тел, но именно оставшиеся 30% «холодных» астероидов доставили на планету критически важные для возникновения жизни элементы. Новое исследование британских геохимиков впервые математически доказывает, что без столкновений с особым классом небесных тел — нерасплавленными планетезималями — Земля могла навсегда остаться безжизненной каменной пустыней.
Ученые из Кембриджского университета и Имперского колледжа Лондона провели изотопный анализ 18 образцов метеоритов, представляющих разные этапы формирования Солнечной системы. В качестве индикатора они выбрали цинк — элемент, который ведет себя как «химический детектив». Его изотопный состав резко различается в зависимости от того, подвергался ли материал плавлению или сохранил первоначальную структуру.
Цинк как ключ к разгадке происхождения жизни
Выбор цинка не случаен. Этот металл относится к группе так называемых летучих элементов, которые способны переходить в газообразное состояние при относительно низких температурах. Сера, углерод, азот, водород, фосфор и кислород — все эти строительные блоки органической химии, включая воду, обладают схожими свойствами. Без них невозможно формирование сложных молекул, и, следовательно, сама жизнь.
Исследователи разделили метеориты на две категории: углеродистые хондриты, которые никогда не плавились, и неуглеродистые образцы из расплавленных планетезималей. Результаты оказались ошеломляющими. Хотя расплавленные планетезимали составляют 70% от общей массы Земли, на их долю приходится лишь 10% земного цинка. Оставшиеся 90% были доставлены именно «холодными» неуглеродистыми метеоритами.
Парадокс «горячего» ядра и «холодного» источника
Долгое время в научной среде доминировала гипотеза, что необходимые для жизни элементы могли быть занесены на Землю вместе с основной массой вещества в ходе аккреции — процесса слипания частиц вокруг молодого Солнца. Однако данные изотопного анализа цинка опровергают эту теорию. Выяснилось, что в условиях высокой радиоактивности, царившей внутри ранних расплавленных планетезималей, летучие элементы просто выкипали, улетучиваясь в космос.
Нерасплавленные планетезимали, сформировавшиеся уже после того, как основные источники радиоактивного нагрева иссякли, сохранили свои летучие соединения в первозданном виде. Именно их столкновения с молодой Землей обогатили планету цинком, а вместе с ним — водой и органическими предшественниками.
Доктор Райсса Мартинс, ведущий автор исследования из Кембриджа, подчеркивает, что полученные данные меняют подход к поиску обитаемых миров за пределами Солнечной системы. Даже если экзопланета находится в «зоне жизни» своей звезды, это не гарантирует наличия на ней воды и других летучих веществ. Ключевой фактор — не положение планеты, а история ее формирования и, в частности, то, сталкивалась ли она с «холодными» планетезималями.
Ранее нобелевский лауреат Джек Шостак выдвигал гипотезу, что удары астероидов могли создавать в атмосфере восстановительные условия, способствующие синтезу органики. Новое исследование не только подтверждает эту идею, но и уточняет механизм: источником «сырья» для жизни стали не любые астероиды, а именно те, что избежали плавления в первые миллионы лет существования Солнечной системы.
Моделирование процесса накопления изотопов цинка показало, что решающий этап обогащения Земли летучими элементами пришелся на первые 20–30 миллионов лет после ее формирования. В этот период планета пережила серию столкновений с нерасплавленными планетезималями, которые и заложили основу для будущей биосферы. Без этих «холодных» гостей химический состав Земли остался бы таким же бедным на летучие элементы, как у Меркурия или Луны.
