لم يتم تكوين الأرض تحتوي على المواد الكيميائية اللازمة لبدء الحياة. تشير إحدى النظريات المدعومة جيدًا ، والتي تسمى "نظرية القشرة المتأخرة" ، إلى أن المواد الكيميائية المتطايرة اللازمة للحياة وصلت بعد فترة طويلة من تشكل الأرض ، والتي جلبتها هنا النيازك. لكن دراسة جديدة تتحدى نظرية القشرة المتأخرة.
تظهر الأدلة أن القمر تم إنشاؤه عندما اصطدم كوكب بحجم المريخ يدعى ثيا بالأرض. خلق التأثير حلقة حطام تشكل منها القمر. الآن ، تقول هذه الدراسة الجديدة أن نفس التأثير ربما يكون قد أوصل المواد الكيميائية الضرورية للحياة إلى الأرض الصغيرة.
"لدينا هو السيناريو الأول الذي يمكن أن يفسر توقيت وتسليم <المواد المتطايرة> بطريقة تتفق مع جميع الأدلة الجيوكيميائية."
شارك في تأليف راجديب داسغوبتا ، قسم الأرض ، علوم البيئة والكواكب ، جامعة رايس.
حدث التأثير بين الأرض و Theia منذ حوالي 4.4 مليار سنة ، في وقت مبكر جدًا من حياة الأرض. هذا هو الوقت الذي استقبلت فيه الأرض على الأرجح معظم الكربون والنيتروجين والمواد الكيميائية المتطايرة الأخرى اللازمة لوجود الحياة. الدراسة الجديدة من جامعة رايس ونشرت في مجلة Science Advances.
درس العلماء النيازك البدائية من الأرض المبكرة والكواكب الصخرية الأخرى في النظام الشمسي الداخلي. لقد وجدوا أن النيازك القديمة مستنفدة من المواد الكيميائية المتطايرة اللازمة للحياة. طرح هذا السؤال ، من أين أتت المواد الكيميائية المتطايرة للأرض؟
قال المؤلف المشارك في الدراسة راجديب داسغوبتا: "من دراسة النيازك البدائية ، عرف العلماء منذ فترة طويلة أن الأرض والكواكب الصخرية الأخرى في النظام الشمسي الداخلي مستنفدة بشكل متطاير". “لكن توقيت وآلية التسليم المتقلب كان محل جدل ساخن. لدينا السيناريو الأول الذي يمكن أن يفسر التوقيت والتسليم بطريقة تتفق مع جميع الأدلة الجيوكيميائية. "
وفقًا للفريق المسؤول عن الدراسة ، كان للكوكب المتأثر نواة غنية بالكبريت ، في حين أن عباءة وقشرة تحتوي على مواد متطايرة. عندما اصطدمت بالأرض ، قامت بحقن المواد الكيميائية الضرورية للحياة ، مثل النيتروجين والكربون والهيدروجين والكبريت ، في قشرة الأرض. كما أدى التصادم إلى إخراج كميات هائلة من المواد إلى الفضاء ، والتي اندمجت في القمر.
"ما وجدناه هو أن جميع الأدلة ... متسقة مع تأثير تشكل القمر الذي يشمل كوكبًا متطايرًا بحجم المريخ مع قلب غني بالكبريت".
Damanveer Grewal ، المؤلف الرئيسي للدراسة ، طالب دراسات عليا ، جامعة رايس.
أجرى الفريق المسؤول عن هذه الدراسة تجارب في مختبر يحاكي ظروف الضغط العالي ودرجات الحرارة المرتفعة التي تم العثور عليها عند تكوين قلب الكوكب. ساعدت التجارب في اختبار نظريتهم التي تقول أن المواد المتطايرة جاءت إلى الأرض نتيجة الاصطدام بكوكب ذي قلب غني بالكبريت.
إن محتوى الكبريت في قلب كوكب المتبرع مهم بسبب المجموعة المحيرة من الأدلة التجريبية حول الكربون والنيتروجين والكبريت الموجودة في جميع أجزاء الأرض بخلاف القلب. "لا يتفاعل القلب مع بقية الأرض ، ولكن كل شيء فوقها ، الوشاح ، القشرة ، الغلاف المائي والغلاف الجوي ، كلها متصلة"
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة وطالب الدراسات العليا دامانفير جريوال. "الدورات المادية بينهما".
اختبروا الفكرة بقلب أرضي مفترض يحتوي على مستويات مختلفة من الكبريت. أرادوا معرفة ما إذا كان قلب عالي الكبريت يستبعد الكربون أو النيتروجين أو كليهما. بشكل عام ، وجدوا أنه كلما زاد محتوى الكبريت في القلب ، قل احتمال احتوائه على مواد متطايرة. على الأقل في حالة الأرض.
قال غريوال: «لم يتأثر النيتروجين إلى حد كبير. "ظل قابلاً للذوبان في السبائك نسبة إلى السليكات ، وبدأ فقط في استبعاده من اللب تحت أعلى تركيز للكبريت."
باستخدام نتائج هذه التجارب ، أجروا أكثر من مليار عملية محاكاة لمعرفة كيف كان يمكن أن تكتسب الأرض المواد الكيميائية المتطايرة. "ما وجدناه هو أن جميع الأدلة - التواقيع النظرية ، ونسبة الكربون والنيتروجين والكميات الإجمالية من الكربون والنيتروجين والكبريت في سليكات الأرض السائبة - تتوافق مع تأثير تشكل القمر الذي ينطوي على كوكب المريخ المتطاير. قال جريفال: "كوكب بحجمه له قلب غني بالكبريت".
إن آثار هذه الدراسة تتعلق بأكثر من مجرد الأرض. كما يخبروننا شيئًا عن الكيفية التي قد تصبح بها الحياة على الكواكب الصخرية الأخرى في الأنظمة الشمسية الأخرى.
وقال داسجوبتا: "تشير هذه الدراسة إلى أن كوكبًا صخريًا يشبه الأرض يحصل على فرص أكبر للحصول على عناصر ضرورية للحياة إذا تشكلت ونمت من تأثيرات عملاقة مع الكواكب التي أخذت عينات لبنات بناء مختلفة ، ربما من أجزاء مختلفة من قرص كوكبي أولي". .
قال داسجوبتا "هذا يزيل بعض شروط الحدود". "إنه يظهر أن المواد المتطايرة الضرورية للحياة يمكن أن تصل إلى الطبقات السطحية لكوكب ، حتى لو تم إنتاجها على أجسام كوكبية خضعت لتكوين اللب في ظروف مختلفة تمامًا".
قال داسجوبتا إنه لا يبدو أن سيليكات الأرض السائبة ، لوحدها ، كان يمكنها أن تحقق الميزانيات المتطايرة الضرورية للحياة التي أنتجت الغلاف الحيوي والغلاف الجوي والغلاف المائي. "هذا يعني أنه يمكننا توسيع نطاق بحثنا عن المسارات التي تؤدي إلى عناصر متقلبة تتجمع معًا على كوكب لدعم الحياة كما نعرفها."
عمل الفريق هو جزء من برنامج كواكب CLEVER (دورات العناصر المتطايرة الأساسية للحياة على الصخور) الكواكب.
مصادر:
- بيان صحفي: اصطدام كوكبي شكل القمر جعل الحياة ممكنة على الأرض
- ورقة بحثية: توصيل الكربون والنيتروجين والكبريت إلى سيليكات الأرض بتأثير ضخم
- مجلة الفضاء: اصطدام كارثي شكل القمر ، لكنه قتل ثيا
- كواكب CLEVER
