La Terra non si è formata contenente le sostanze chimiche necessarie per iniziare la vita. Una teoria ben supportata, chiamata "teoria delle faccette tardive", suggerisce che le sostanze chimiche volatili necessarie per la vita arrivarono molto tempo dopo la formazione della Terra, portate qui dai meteoriti. Ma un nuovo studio mette in discussione la teoria delle faccette tardive.
Le prove mostrano che la Luna è stata creata quando un pianeta delle dimensioni di Marte chiamato Theia si è scontrato con la Terra. L'impatto ha creato un anello di detriti da cui si è formata la Luna. Ora, questo nuovo studio afferma che lo stesso impatto potrebbe aver prodotto i prodotti chimici necessari per la vita sulla giovane Terra.
"Il nostro è il primo scenario in grado di spiegare i tempi e la consegna <dei volatili> in modo coerente con tutte le prove geochimiche".
Co-autore Rajdeep Dasgupta, Dipartimento di Terra, Scienze ambientali e planetarie, Rice University.
L'impatto tra la Terra e Theia si è verificato circa 4,4 miliardi di anni fa, molto presto nella vita della Terra. Questo è quando la Terra molto probabilmente ha ricevuto la maggior parte del suo carbonio, azoto e altri prodotti chimici volatili necessari per l'esistenza. Il nuovo studio è della Rice University ed è pubblicato sulla rivista Science Advances.
Gli scienziati hanno studiato meteoriti primitivi dalla Terra primitiva e dagli altri pianeti rocciosi nel Sistema Solare interno. Hanno scoperto che gli antichi meteoriti sono impoveriti di sostanze chimiche volatili necessarie per la vita. Ciò ha sollevato la domanda, da dove provengono le sostanze chimiche volatili della Terra?
"Dallo studio dei meteoriti primitivi, gli scienziati sanno da tempo che la Terra e altri pianeti rocciosi nel sistema solare interno sono impoveriti", ha affermato il co-autore dello studio Rajdeep Dasgupta. “Ma i tempi e il meccanismo della consegna volatile sono stati oggetto di accesi dibattiti. Il nostro è il primo scenario in grado di spiegare i tempi e la consegna in modo coerente con tutte le prove geochimiche ".
Secondo il team dietro lo studio, il pianeta impattante aveva un nucleo ricco di zolfo, mentre il suo mantello e la crosta contenevano sostanze volatili. Quando si è scontrato con la Terra, ha iniettato le sostanze chimiche necessarie per la vita, come azoto, carbonio, idrogeno e zolfo, nella crosta terrestre. La collisione ha anche espulso enormi quantità di materiale nello spazio, che si è coalizzato nella Luna.
"Quello che abbiamo scoperto è che tutte le prove ... sono coerenti con un impatto che forma la luna che coinvolge un pianeta volatile, delle dimensioni di Marte con un nucleo ricco di zolfo."
Damanveer Grewal, autore principale dello studio, studente universitario, Rice University.
Il team dietro questo studio ha eseguito esperimenti in un laboratorio che imita le condizioni di alta pressione e alta temperatura rilevate quando si forma il nucleo di un pianeta. Gli esperimenti hanno aiutato a testare la loro teoria secondo cui i volatili sono venuti sulla Terra a seguito di una collisione con un pianeta con un nucleo ricco di zolfo.
Il contenuto di zolfo nel nucleo del pianeta donatore è importante a causa della serie sconcertante di prove sperimentali sul carbonio, azoto e zolfo che esistono in tutte le parti della Terra diverse dal nucleo. "Il nucleo non interagisce con il resto della Terra, ma tutto al di sopra di esso, il mantello, la crosta, l'idrosfera e l'atmosfera, sono tutti collegati"
Damanveer Grewal, autore principale dello studio e studente laureato, ha dichiarato. "Cicli materiali tra di loro."
Hanno testato l'idea con un ipotetico nucleo terrestre contenente vari livelli di zolfo. Volevano sapere se un nucleo ad alto contenuto di zolfo escludeva carbonio, azoto o entrambi. Nel complesso, hanno scoperto che maggiore è il contenuto di zolfo del nucleo, minore è la probabilità che contenga sostanze volatili. Almeno nel caso della Terra.
L'azoto non è stato in gran parte influenzato ", ha detto Grewal. "È rimasto solubile nelle leghe rispetto ai silicati e ha iniziato a essere escluso dal nucleo solo con la più alta concentrazione di zolfo."
Utilizzando i risultati di questi esperimenti, hanno eseguito oltre un miliardo di simulazioni per scoprire come la Terra avrebbe potuto guadagnare i suoi prodotti chimici volatili. "Ciò che abbiamo scoperto è che tutte le prove - le firme isotopiche, il rapporto carbonio-azoto e le quantità complessive di carbonio, azoto e zolfo nella Terra di silicati sfusi - sono coerenti con un impatto che forma la luna che coinvolge un cuscinetto volatile, Marte- pianeta di dimensioni con un nucleo ricco di zolfo ", ha detto Grewal.
Le implicazioni di questo studio non riguardano solo la Terra. Ci dicono anche qualcosa su come potrebbe essere la vita su altri pianeti rocciosi in altri sistemi solari.
"Questo studio suggerisce che un pianeta roccioso, simile alla Terra, ha più possibilità di acquisire elementi essenziali per la vita se si forma e cresce da impatti giganteschi con pianeti che hanno campionato diversi blocchi di costruzione, forse da diverse parti di un disco protoplanetario", ha detto Dasgupta .
"Questo rimuove alcune condizioni al contorno", ha detto Dasgupta. "Mostra che i volatili essenziali per la vita possono arrivare agli strati superficiali di un pianeta, anche se sono stati prodotti su corpi planetari che hanno subito la formazione del nucleo in condizioni molto diverse."
Dasgupta ha affermato che non sembra che il silicato di massa della Terra, da solo, avrebbe potuto raggiungere i budget volatili essenziali per la vita che hanno prodotto la nostra biosfera, atmosfera e idrosfera. "Ciò significa che possiamo ampliare la nostra ricerca di percorsi che portano a elementi volatili che si uniscono su un pianeta per sostenere la vita come la conosciamo."
Il lavoro del team fa parte del programma pianeti CLEVER Planets (Cycles of Life-Essential Volatile Elements on Rocky).
Fonti:
- Comunicato stampa: la collisione planetaria che ha formato la luna ha reso possibile la vita sulla Terra
- Documento di ricerca: consegna di carbonio, azoto e zolfo nella Terra di silicato per un impatto enorme
- Space Magazine: una collisione catastrofica formò la luna, ma uccise Theia
- Pianeti CLEVER
