Die Erde wurde nicht mit den notwendigen Chemikalien gebildet, damit das Leben beginnen kann. Eine gut unterstützte Theorie, die als „Theorie des späten Furniers“ bezeichnet wird, legt nahe, dass die flüchtigen Chemikalien, die für das Leben benötigt werden, lange nach der Entstehung der Erde angekommen sind und von Meteoriten hierher gebracht wurden. Eine neue Studie stellt jedoch die Theorie des späten Furniers in Frage.
Es gibt Hinweise darauf, dass der Mond geschaffen wurde, als ein marsgroßer Planet namens Theia mit der Erde kollidierte. Der Aufprall erzeugte einen Trümmerring, aus dem sich der Mond bildete. Diese neue Studie besagt nun, dass die gleichen Auswirkungen möglicherweise die notwendigen Chemikalien für das Leben der jungen Erde geliefert haben.
"Unser Szenario ist das erste, das den Zeitpunkt und die Abgabe <von flüchtigen Stoffen> auf eine Weise erklären kann, die mit allen geochemischen Beweisen übereinstimmt."
Co-Autor Rajdeep Dasgupta, Institut für Erd-, Umwelt- und Planetenwissenschaften, Rice University.
Die Auswirkungen zwischen der Erde und Theia ereigneten sich vor etwa 4,4 Milliarden Jahren, sehr früh im Leben der Erde. Zu diesem Zeitpunkt erhielt die Erde höchstwahrscheinlich den größten Teil ihres Kohlenstoffs, Stickstoffs und anderer flüchtiger Chemikalien, die für das Leben notwendig sind. Die neue Studie stammt von der Rice University und wurde in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.
Wissenschaftler haben primitive Meteoriten von der frühen Erde und den anderen felsigen Planeten im inneren Sonnensystem untersucht. Sie haben herausgefunden, dass die alten Meteoriten keine flüchtigen Chemikalien mehr enthalten, die für das Leben notwendig sind. Das warf die Frage auf, woher die flüchtigen Chemikalien der Erde kamen.
"Durch die Untersuchung primitiver Meteoriten wissen Wissenschaftler seit langem, dass die Erde und andere felsige Planeten im inneren Sonnensystem flüchtig sind", sagte der Co-Autor der Studie, Rajdeep Dasgupta. „Aber der Zeitpunkt und der Mechanismus der volatilen Lieferung wurden heiß diskutiert. Unser Szenario ist das erste, das den Zeitpunkt und die Lieferung auf eine Weise erklären kann, die mit allen geochemischen Beweisen übereinstimmt. “
Laut dem Team hinter der Studie hatte der aufprallende Planet einen schwefelreichen Kern, während sein Mantel und seine Kruste flüchtige Stoffe enthielten. Als es mit der Erde kollidierte, injizierte es die lebensnotwendigen Chemikalien wie Stickstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Schwefel in die Erdkruste. Die Kollision warf auch riesige Mengen an Material in den Weltraum, das zum Mond verschmolz.
"Was wir gefunden haben, ist, dass alle Beweise ... mit einem mondbildenden Aufprall übereinstimmen, an dem ein flüchtiger, marsgroßer Planet mit einem schwefelreichen Kern beteiligt ist."
Damanveer Grewal, Studienleiter, Doktorand, Rice University.
Das Team hinter dieser Studie führte Experimente in einem Labor durch, das die Hochdruck- und Hochtemperaturbedingungen nachahmt, die bei der Bildung des Kerns eines Planeten auftreten. Die Experimente halfen dabei, ihre Theorie zu testen, wonach flüchtige Stoffe infolge einer Kollision mit einem Planeten mit einem schwefelreichen Kern auf die Erde kamen.
Der Schwefelgehalt des Kerns des Spenderplaneten ist aufgrund der rätselhaften Reihe experimenteller Beweise für Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel, die in allen Teilen der Erde außer dem Kern vorhanden sind, von Bedeutung. "Der Kern interagiert nicht mit dem Rest der Erde, aber alles darüber, der Mantel, die Kruste, die Hydrosphäre und die Atmosphäre sind miteinander verbunden."
Studienleiter und Doktorand Damanveer Grewal sagte. "Materialzyklen zwischen ihnen."
Sie testeten die Idee mit einem hypothetischen Erdkern, der unterschiedliche Schwefelgehalte enthielt. Sie wollten wissen, ob ein schwefelreicher Kern Kohlenstoff, Stickstoff oder beides ausschließt. Insgesamt stellten sie fest, dass je höher der Schwefelgehalt des Kerns ist, desto weniger wahrscheinlich ist es, dass er flüchtige Stoffe enthält. Zumindest im Fall der Erde.
Stickstoff war weitgehend unberührt “, sagte Grewal. "Es blieb in den Legierungen im Vergleich zu Silikaten löslich und wurde erst bei der höchsten Schwefelkonzentration aus dem Kern ausgeschlossen."
Mit den Ergebnissen dieser Experimente führten sie über eine Milliarde Simulationen durch, um herauszufinden, wie die Erde ihre flüchtigen Chemikalien hätte gewinnen können. „Wir haben festgestellt, dass alle Beweise - Isotopensignaturen, das Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis und die Gesamtmenge an Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel in der Bulk-Silikat-Erde - mit einem mondbildenden Aufprall übereinstimmen, an dem ein flüchtiger Mars beteiligt ist. großer Planet mit einem schwefelreichen Kern “, sagte Grewal.
Die Implikationen dieser Studie betreffen mehr als nur die Erde. Sie erzählen uns auch etwas darüber, wie das Leben auf anderen felsigen Planeten in anderen Sonnensystemen entstehen kann.
"Diese Studie legt nahe, dass ein felsiger, erdähnlicher Planet mehr Chancen hat, lebenswichtige Elemente zu erwerben, wenn er sich mit Planeten, die verschiedene Bausteine abgetastet haben, möglicherweise aus verschiedenen Teilen einer protoplanetaren Scheibe, bildet und aus riesigen Einschlägen wächst", sagte Dasgupta .
"Dies beseitigt einige Randbedingungen", sagte Dasgupta. "Es zeigt, dass lebenswichtige flüchtige Stoffe an den Oberflächenschichten eines Planeten ankommen können, selbst wenn sie auf Planetenkörpern erzeugt wurden, die unter sehr unterschiedlichen Bedingungen eine Kernbildung erfahren haben."
Dasgupta sagte, es scheint nicht, dass das Massensilikat der Erde allein die lebenswichtigen volatilen Budgets erreicht haben könnte, die unsere Biosphäre, Atmosphäre und Hydrosphäre hervorgebracht haben. "Das bedeutet, dass wir unsere Suche nach Wegen erweitern können, die dazu führen, dass flüchtige Elemente auf einem Planeten zusammenkommen, um das Leben, wie wir es kennen, zu unterstützen."
Die Arbeit des Teams ist Teil des Programms CLEVER Planets (Zyklen lebenswichtiger flüchtiger Elemente auf felsigen Planeten).
Quellen:
- Pressemitteilung: Die Planetenkollision, die den Mond bildete, ermöglichte das Leben auf der Erde
- Forschungsbericht: Abgabe von Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel an die Silikaterde durch einen riesigen Aufprall
- Space Magazine: Eine katastrophale Kollision formte den Mond, tötete aber Theia
- CLEVER Planeten
