כדור הארץ לא נוצר והכיל את הכימיקלים הדרושים כדי להתחיל את החיים. תיאוריה אחת נתמכת היטב, המכונה "תורת פורניר מאוחרת", מציעה כי הכימיקלים הנדיפים הנחוצים לחיים הגיעו זמן רב לאחר היווצרות כדור הארץ, שהובאו לכאן על ידי מטאוריטים. אולם מחקר חדש מאתגר את תורת הפורניר המאוחרת.
עדויות מראות כי הירח נוצר כאשר כוכב לכת בגודל מאדים בשם תיאיה התנגש בכדור הארץ. הפגיעה יצרה טבעת פסולת שמתוכה נוצר הירח. כעת, מחקר חדש זה אומר שאותה השפעה עשויה להעביר את הכימיקלים הדרושים לכל החיים לכדור הארץ הצעיר.
"שלנו הוא התרחיש הראשון שיכול להסביר את העיתוי והמסירה <של נדיפים> באופן התואם את כל העדויות הגיאוכימיות."
מחבר משותף Rajdeep Dasgupta, המחלקה למדעי כדור הארץ, איכות הסביבה והפלנטריה, אוניברסיטת רייס.
ההשפעה בין כדור הארץ לתיאיה התרחשה לפני כ -4.4 מיליארד שנה, מוקדם מאוד בחייה של כדור הארץ. זה כאשר כדור הארץ ככל הנראה קיבל את מרבית הפחמן, החנקן וכימיקלים נדיפים אחרים הנחוצים כדי להתקיים בחיים. המחקר החדש באוניברסיטת רייס ומתפרסם בכתב העת Science Advances.
מדענים חקרו מטאוריטים פרימיטיביים מכדור הארץ הקדום ומשאר כוכבי הלכת הסלעיים במערכת השמש הפנימית. הם מצאו כי המטאוריטים העתיקים מתרוקנים מכימיקלים נדיפים הנחוצים לכל החיים. זו התחננה בשאלה, מאיפה הגיעו הכימיקלים הנדיפים בכדור הארץ?
"ממחקר המטאוריטים הפרימיטיביים, מדענים ידעו זה מכבר שכדור הארץ וכוכבי לכת סלעיים אחרים במערכת השמש הפנימית מתרוקנים", אמר מחבר המחקר Rajdeep Dasgupta. "אך התזמון והמנגנון של המסירה הפכפכה נדונו בחום. שלנו הוא התרחיש הראשון שיכול להסביר את העיתוי והמסירה באופן התואם את כל העדויות הגיאוכימיות. "
על פי הצוות שעומד מאחורי המחקר, לכוכב הלכת המשפיע היה גרעין עשיר בגופרית, בעוד שמעטפתו וקרום הכילתו נדיפים. כשהוא התנגש בכדור הארץ, הוא הזריק לכרכום האדמה את הכימיקלים הדרושים לחיים, כמו חנקן, פחמן, מימן וגופרית. ההתנגשות פלטה גם כמויות עצומות של חומר לחלל, שהתלכדו לירח.
"מה שמצאנו הוא שכל הראיות ... תואמות את ההשפעה היוצרת ירח המערבת כוכב לכת הנושא נדיף בגודל מאדים עם גרעין עשיר בגופרית."
Damanveer גרואל, מחבר מוביל במחקר, סטודנט לתואר שני, אוניברסיטת רייס.
הצוות שעומד מאחורי מחקר זה ביצע ניסויים במעבדה המחקה את תנאי הלחץ הגבוה והטמפרטורה הגבוהה שנמצאו בעת היווצרות ליבת כוכב לכת. הניסויים עזרו לבחון את התיאוריה שלהם שלדבריהם נדיפים הגיעו לכדור הארץ כתוצאה מהתנגשות עם כוכב לכת עם גרעין עשיר בגופרית.
תכולת הגופרית בגרעין של כוכב הלכת התורם חשובה בגלל המערך התמוה של עדויות ניסיוניות לגבי הפחמן, החנקן והגופרית הקיימים בכל חלקי כדור הארץ מלבד הגלעין. "הגרעין לא מתקשר עם שאר כדור הארץ, אבל כל מה שמעליו, המעטפת, הקרום, ההידרוספרה והאווירה, כולם קשורים זה לזה,"
כך אמר הסופר הראשי והסטודנט לתארים מתקדמים דמאנבר גרוואל. "מחזורי חומרים ביניהם."
הם בדקו את הרעיון עם גרעין כדור הארץ ההשערה המכיל רמות גופרית משתנות. הם רצו לדעת אם גרעין עתיר גופרית מדיר פחמן, חנקן או שניהם. בסך הכל הם מצאו שככל שתכולת הגופרית של הליבה גדולה יותר, כך סביר להניח שהוא יכיל נדיפים. לפחות במקרה של כדור הארץ.
החנקן לא הושפע ברובו, "אמר גרואל. "זה נשאר מסיס בסגסוגות ביחס לסיליקטים, ורק החלה להיות מודרת מהליבה תחת ריכוז הגופרית הגבוה ביותר."
בעזרת תוצאות הניסויים הללו הם דרסו מיליארד הדמיות כדי לגלות כיצד כדור הארץ יכול היה להשיג את הכימיקלים הנדיפים שלו. "מה שמצאנו הוא שכל העדויות - חתימות איזוטופיות, יחס הפחמן-חנקן והכמויות הכוללות של פחמן, חנקן וגופרית בכדור הארץ הסיליקטי בתפזורת - תואמות את ההשפעה היוצרת ירח המערבת נשיאה נדיפת, מאדים- כוכב לכת בגודל עם גרעין עשיר בגופרית, "אמר גרואל.
ההשלכות של מחקר זה נוגעות רק לכדור הארץ. הם גם מספרים לנו משהו על איך החיים עשויים להיות בכוכבי לכת סלעיים אחרים במערכות סולריות אחרות.
"מחקר זה מציע שכוכב לכת סלעי וכדור הארץ יקבל סיכויים רבים יותר לרכוש יסודות חיוניים לחיים אם הוא יוצר וצמח מפגיעות ענק עם כוכבי לכת שדגמו אבני בניין שונות, אולי מחלקים שונים של הדיסק הפרוט-פלנטרי", אמר דסגופטה. .
"זה מסיר כמה תנאי גבול," אמר דסגופטה. "זה מראה כי נדיפים חיוניים לחיים יכולים להגיע לשכבות השטח של כוכב לכת, אפילו אם הם יוצרו על גופים פלנטריים שעברו היווצרות ליבה בתנאים שונים מאוד."
דסגופטה אמר כי לא נראה כי הסיליקט הכבד של כדור הארץ, בפני עצמו, יכול היה להשיג את התקציבים הנדיפים החיוניים לחיים שהניבו את הביוספרה, האווירה וההידוספרה שלנו. "המשמעות היא שנוכל להרחיב את החיפוש אחר נתיבים המובילים לאלמנטים נדיפים המגיעים יחד על פני כדור הארץ כדי לתמוך בחיים כפי שאנחנו מכירים אותם."
עבודת הצוות היא חלק מתוכנית כוכבי הלכת CLEVER (מחזורים של אלמנטים נדיפים חיים-חיוניים על רוקי).
מקורות:
- הודעה לעיתונות: התנגשות פלנטרית שיצרה את הירח אפשרה חיים על כדור הארץ
- נייר מחקר: העברת פחמן, חנקן וגופרית לכדור הארץ סיליקט על ידי השפעה ענקית
- מגזין החלל: התנגשות קטליזמית הקימה את הירח, אך הרגה את תיאיה
- לנקות כוכבי לכת
