Земля была пустынной, пока не столкнулась с другим миром. Это событие привело к появлению Луны и зарождению жизни
Новаторское исследование, проведённое Институтом геологических наук Бернского университета, впервые установило точную хронологию химического формирования нашей планеты. Оно показало, что первичный блок, из которого образовалась Земля, приобрёл свой характерный элементный состав максимум за три миллиона лет после рождения Солнечной системы. Это открытие, которое в мгновение ока ставит фундаментальную веху в истории планеты, подтверждает теорию о том, что условия, необходимые для зарождения жизни, не были врождёнными, а появились на Земле в результате последующего катастрофического события: столкновения с планетарным зародышем, богатым летучими веществами.
Художественная иллюстрация ранней фазы формирования Солнечной системы. В то время молодое Солнце (в центре) было окружено протопланетным диском – вращающимся скоплением газа и пыли. Фото: ESO/L. Calçada
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, начинается с фундаментального парадокса. Облако газа и пыли, из которого сформировались все тела Солнечной системы, было богато летучими элементами с низкой температурой кипения, необходимыми для биохимии, такими как водород, углерод или сера.
Однако во внутренних областях системы, где из-за близости к Солнцу температура была чрезвычайно высокой, эти соединения не могли конденсироваться и превращаться в твёрдые материалы. Они оставались в газообразной фазе, в результате чего строительные блоки каменистых планет — Меркурия, Венеры, Земли и Марса — рождались химически сухими, практически лишёнными компонентов, которые впоследствии сделали возможным существование океанов и атмосфер.
Доктор Паскаль Крутташ, первый автор исследования и в настоящее время научный сотрудник Имперского колледжа Лондона, объясняет методологию, которая позволила раскрыть этот процесс. Мы использовали высокоточную систему измерения времени, основанную на радиоактивном распаде марганца-53 — изотопа, присутствовавшего в ранней Солнечной системе и распадающегося до хрома-53 с периодом полураспада примерно 3,8 миллиона лет.
Этот метод, изотопные часы с беспрецедентным разрешением, позволил исследователям определить возраст событий, произошедших миллиарды лет назад с погрешностью менее миллиона лет. По словам соавтора исследования, почётного профессора геохимии Клауса Мезгера, такой анализ стал возможен только благодаря признанным во всём мире экспертным знаниям и инфраструктуре Бернского университета для анализа внеземных материалов.
Объединив изотопные и элементные данные о метеоритах и земных породах и опираясь на вычислительные модели, команда смогла реконструировать аккрецию прото-Земли. Результаты показали, что уникальная химическая структура нашей планеты, то есть особый набор составляющих её элементов, сформировалась в течение трёх миллионов лет после образования Солнечной системы. Поскольку, по оценкам, Солнечная система сформировалась 4,568 миллиарда лет назад, период, в течение которого определялся основной химический состав Земли, был, по словам Крутташа, на удивление коротким.
Эта стремительность имеет огромное значение: прото-Земля возникла как сухая и каменистая планета, изначально враждебная для жизни в том виде, в котором мы её знаем. Первоначальная химическая сухость планеты почти неизбежно указывает на то, что источником летучих веществ было внешнее событие.
Гипотеза, набирающая силу благодаря этому исследованию, заключается в том, что Земля столкнулась с Тейей, планетой размером с Марс, которая сформировалась в более холодном регионе, дальше от Солнца, где в небесных телах могли накапливаться летучие соединения, в том числе вода. Благодаря нашим результатам мы знаем, что прото-Земля изначально была сухой каменистой планетой. Поэтому можно предположить, что только столкновение с Тейей принесло на Землю летучие элементы и в конечном счёте сделало возможным существование жизни, — говорит Крутташ.
Исследование выходит за рамки простой хронологии и направлено на изучение условий обитаемости в космосе. Профессор Мезгер подчёркивает случайный характер нашего существования: Своей нынешней способностью поддерживать жизнь Земля обязана не постоянному развитию, а, вероятно, случайному событию — позднему столкновению с внешним телом, богатым водой. Это ясно показывает, что обитаемость во Вселенной отнюдь не неизбежна. Согласно этой точке зрения, жизнь — это не предсказуемое следствие спокойного и упорядоченного процесса, а скорее счастливый исход грандиозного столкновения.
Путь исследований на этом не заканчивается. Следующая задача, как указывает Крутташ, заключается в уточнении нашего понимания самого события столкновения. Пока это событие столкновения изучено недостаточно. Необходимы модели, способные полностью объяснить не только физические свойства Земли и Луны, но и их химический состав и изотопные характеристики.
Таким образом, будущая работа будет направлена на более точное моделирование катаклизма, который после заселения бесплодного мира первичными материалами случайно открыл путь к биосфере.
ИСТОЧНИКИ
Паскаль М. Крутташ, Клаус Мезгер, Время формирования протоземного резервуара и истощения запасов летучих элементов по данным 53Mn-53Cr-хронометрии. Sci. Adv. 11, eadw1280(2025). DOI:10.1126/sciadv.adw1280
Больше на COSMOFACT
Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.
