Опубликовано: 31-10-2023
Весь углерод, из которого состоят люди и все живые существа, попал на поверхность Земли в результате ее столкновения в далеком прошлом с зародышем планеты размером с Меркурий, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.
По современным представлениям, Земля и прочие планеты Солнечной системы сформировались в первые несколько сотен миллионов лет ее жизни внутри газопылевой туманности, окружавшей новорожденное Солнце. В начале своей жизни Земля представляла собой раскаленный шар, на поверхности которого просто не могли существовать летучие элементы и вещества, в том числе вода, углерод и соединения азота.
«Мы показывали в наших предыдущих работах, что если «родной» углерод Земли не испарился в космос в то время, когда планета была расплавленной, то тогда бы он весь оказался внутри металлического ядра Земли, так как соединения и сплавы железа хорошо перемешиваются с углеродом», — объясняет Радждип Дасгупта (Rajdeep Rasgupta) из Райсовского университета (США).
Возникает вопрос, почему тогда все эти вещества встречаются на поверхности Земли и в земной коре в большом изобилии. На этот счет у ученых есть несколько теорий, и, к примеру, присутствие воды на Земле объясняется тем, что ее могли «завезти» на нашу планету астероиды и кометы, бомбардировавшие поверхность Земли примерно 3,8 миллиарда лет назад.
Подобные теории, по словам Дасгупты и его коллег, не могут объяснить наличия на Земле больших количеств углерода и серы, чьи доли в породах коры и мантии не совпадают с теми, которые предсказывают теории формации Земли и ее «бомбардировки» малыми небесными телами.
Пытаясь понять, как Земля могла «приобрести» свои текущие углеродные и серные богатства, авторы статьи вспомнили о популярной модели формирования Луны, объясняющей схожие странности в ее химическом и изотопном составе. В соответствии с ней, Луна возникла в результате столкновения прото-Земли с «зародышем» Луны, протопланетой Тейей.
Одним из результатов этого столкновение было перемешивание пород Тейи и прото-Земли и формирование Луны и нашей планеты в их текущем виде с относительно уникальными долями изотопов различных металлов и легких элементов. Руководствуясь этой идеей, Дасгупта проверил, что произойдет, если столкнуть Землю с миниатюрными аналогами Меркурия и Марса, чьи ядра содержат в себе много серы и кремния, создав миниатрные аналоги ядер планет в ранней Солнечной системе.
Как показали опыты с этими материалами, столкновение достаточно крупного «зародыша» планеты, похожего на Меркурий по своему составу, приведет к тому, что его тяжелое железно-кремниевое ядро в буквальном смысле «утонет» и соединится с ядром Земли. В результате этого ядро насытится кремнием, который «вытолкнет» более легкий углерод в сторону мантии и коры, куда к тому же попадет углерод из верхних слоев пород этого протопланетного тела.
В результате этого можно сказать, что весь поверхностный углерод и сера, которые сегодня составляют основу жизни на Земле, носят «инопланетное» происхождение. Как считают Дасгупта и его коллеги, многие другие летучие и легкие элементы могли быть так же занесены этой протопланетой, а не родиться вместе с остальной частью Земли.