Gigászi becsapódás hozhatta a szenet a Földre

7298

A Föld 4,5 milliárd évvel ezelőtt kezdett kialakulni a környező por- és gázfelhőből. A forró levesből, ha volt is benne, minden alacsony forráspontú, illékony anyag elpárolgott volna. Végül persze kialakult az élet a Földön, ami azt mutatja, hogy ezek az anyagok később kerültek a bolygónkra.

A régóta elfogadott elmélet szerint a Naprendszer külső vidékéről érkező tiszta szenes kondritok, vagyis illékony anyagokat tartalmazó meteoritok ütköztek a Földdel a bolygóformálódás utolsó stádiumában. Egy 2019. január 23-án a Science Advances folyóiratban megjelent tanulmány azonban rácáfol erre. A cikk egyik szerzője, Damanveer Grewal szerint ezzel a magyarázattal az a probléma, hogy a szenes kondritokban a szén és nitrogén aránya 20:1. A Föld szilikátjai viszont (a köpenyben, a kéregben, az óceánokban és a légkörben lévők együttesen) negyvenszer annyi szenet tartalmaznak, mint nitrogént, ami azt jelenti, hogy valami más szállította ide ezeket az anyagokat.

Egy Mars-méretű égitest ütközhetett egykor a Földdel, így kerülhettek bolygónkra az élet kialakulásához nélkülözhetetlen illékony elemek. Forrás: Don Davis / The New Solar System

A kutatócsoport először a kialakulóban lévő Földre jellemző magas hőmérsékletű és magas nyomású környezetet hozta létre a laborban. Ezután egy szilikátkeverékhez illékony anyagokat adtak, ez képviselte a becsapódó égitest kérgét és köpenyét, valamint vas-nikkel ötvözetet, ami pedig a magot hivatott helyettesíteni. Megfigyelték, hogyan változnak az illékony anyagok, amikor a fémötvözet elválik a szilikátoktól. Különösen a szén viselkedésére voltak kíváncsiak: ha beoldódik a fémötvözetbe, akkor az alacsony szén-nitrogén arányt eredményez a szilikátokban. A kísérletben a szén viselkedése attól függött, hogy mennyi kén van a rendszerben. Ha nem tartalmazott a rendszer ként, akkor került a legtöbb szén a fémötvözetbe, ha azonban 25% volt a kén aránya, akkor a szén nagy része a szilikátban gazdag részre vándorolt, és létrejött a Föld köpenyének magas szén-nitrogén aránya.

Az eredmények birtokában a csapat szimulációkat futtatott, hogy megtudják, milyen égitest szállíthatta az illékony anyagokat. A kutatócsoport úgy egymilliárd forgatókönyvet futtatott le különböző méretű és összetételű égitestekkel, és keresték azokat, amelyek megmagyarázhatják a Föld mai bőséges szén-, nitrogén- és kénkészletét. Hogy ki lett az első számú gyanúsított? Egy Mars-méretű bolygó.

A szimulációk abban az esetben adnak jó eredményt, ha az illékony anyagokban gazdag égitest akkor ütközött a Földdel, amikor annak tömege a mai földtömeg 90%-a volt. A becsapódás után a Föld elnyelhette a kisebb égitestet, annak magja összeolvadhatott a Föld magjával, ami megnövelte a Föld középpontjának kéntartalmát. Eközben a két köpeny is összeolvadhatott. Az összefonódás során a szén-nitrogén arány nem változott. Végső soron a Föld elérte végső tömegét, és hozzájutott az élet kialakulásához szükséges illékony anyagokhoz. Grewal szerint a szimulációk alapján egy ilyen kozmikus találkozás során jöhetett létre a Föld mai kérgének és köpenyének 40:1 szén-nitrogén aránya.

Az ábra egy Mars-méretű bolygó kialakulását és differenciálódását mutatja (balra) egy fém maggal és felszíni szilikátréteggel rendelkező égitestté. A kéntartalmú magból kiválik a szén, és nagy szén-nitrogén arányú szilikátot hoz létre. A fiatal Földdel történő, Holdunkat is létrehozó ütközés (jobbra) magyarázhatja, hogy a Föld nagy mennyiségben rendelkezik az élethez szükséges elemekkel, így szénnel, nitrogénnel és kénnel. Forrás: Rajdeep Dasgupta

Nem mindenki ért egyet ezzel az elmélettel. „Az elgondolás jobban működik a szén, a nitrogén és a kén esetében, mint a víznél, amelynek valószínűleg bonyolultabb az eredete.” – figyelmeztet Marc Hirschmann, a Minnesotai Egyetem munkatársa. Szerinte elképzelhető, hogy nem minden illékony anyag került egyszerre a Földre: „Számos más lehetősége volt a Földnek, hogy hozzájusson az illékony anyagokhoz ennél korábban, és később is.”

Forrás: Did a Mars-size Body Bring Life-essential Elements to Earth?, Sky&Telescope

Hozzászólás

hozzászólás