Когда образовывалась Солнечная система — 4568 миллионов лет назад, газопылевое облако содержало множество летучих элементов, необходимых для жизни: водород, углерод, серу. Но во внутренней части облака, где формировались скалистые планеты, температура была слишком высокой. Летучие вещества не конденсировались и оставались в газовой фазе, не включаясь в твердые материалы формирующихся планет. Лишь небесные тела, образовавшиеся дальше от Солнца в более холодных областях, смогли включить эти компоненты в свой состав. Так откуда же на Земле вода и атмосфера?
Земля стала пригодной для жизни благодаря космической случайности
Ученые из Института геологических наук Бернского университета установили, что химический состав Протоземли сформировался всего за три миллиона лет после образования Солнечной системы. Но молодая планета была сухой и безжизненной. Воду и другие летучие вещества, необходимые для жизни, принесло позднее столкновение с планетой Тейя.
Химический состав Земли установился рано, и в нем практически не было воды. Только позднее столкновение с Тейей, вероятно, доставило воду и летучие вещества, которые сделали жизнь возможной. NASA/JPL-Caltech
Помимо теории столкновения с Тейей, существуют и другие гипотезы о том, как вода появилась на нашей планете. Одна из них предполагает, что воду принесли кометы — ледяные тела из внешних областей Солнечной системы, которые бомбардировали молодую Землю. Однако изотопный состав воды в кометах часто отличается от земного, что ставит эту теорию под сомнение. Другая версия связана с метеоритами, содержащими значительное количество воды. Эти метеориты могли доставить воду в ходе бомбардировки Земли. Существует гипотеза о том, что часть воды могла образоваться непосредственно на Земле в результате химических реакций между водородом солнечного ветра и кислородом в минералах земной коры и мантии.
На этот вопрос попытались ответить ученые в работе, опубликованной в журнале Science Advances
Страшный удар, который принес жизнь
Столкновение в результате которого образовалась Луна и на Земле появилась вода.
Исследователи использовали комбинацию изотопных и элементных данных из метеоритов и земных пород для реконструкции процесса формирования Земли. Высокоточная система измерения времени основывалась на радиоактивном распаде марганца-53, который присутствовал в ранней Солнечной системе и распадался до хрома-53 с периодом полураспада около 3,8 миллиона лет. Этот метод позволил определить возраст материалов с точностью менее одного миллиона лет.
С помощью модельных расчетов команда показала, что химическая сигнатура «Протоземли» была полностью сформирована менее чем через три миллиона лет после образования Солнечной системы. «На определение химических свойств Земли потребовалось всего 3 миллиона лет, это удивительно быстро», — отмечает первый автор исследования доктор Паскаль Круташ.
Упрощенное представление гипотезы происхождения Луны после удара Тейи. Наличие Луны тоже сыграло важную роль для жизни на Земле — Луна стабилизировала земную орбиту.
Результаты подтверждают гипотезу о том, что решающий поворот произошел позже — при столкновении с другой планетой Тейей. «Благодаря нашим результатам мы знаем, что Протоземля изначально была сухой скалистой планетой. Поэтому можно предположить, что именно столкновение с Тейей принесло на Землю летучие элементы и в конечном итоге сделало там возможной жизнь», — говорит Круташ.
Как подчеркивает соавтор работы профессор Клаус Мецгер, почетный профессор геохимии Бернского университета: «Земля обязана своей нынешней пригодностью для жизни не непрерывному развитию, а, вероятно, случайному событию — позднему удару инородного, богатого водой тела. Это ясно показывает, что пригодность для жизни во Вселенной отнюдь не является само собой разумеющейся».