НАСА: Земля получила элементы для жизни из внутренней Солнечной системы, а не от комет

Вопрос о том, как началась жизнь на Земле, остаётся одной из главных загадок науки. Учёные подтвердили через ископаемые свидетельства и геологическую летопись, что жизнь зародилась около 4 миллиардов лет назад на дне океана, возле гидротермальных источников. Но откуда взялись сами ингредиенты для жизни — единого мнения нет. Общепринятая точка зрения: их принесли кометы и астероиды из внешней Солнечной системы, которые также доставили на Землю и воду. Однако новое исследование при поддержке НАСА предлагает иной путь: ключевые элементы для жизни могли прибыть из внутренней части Солнечной системы, а главную роль в этом сыграл Юпитер.

Вся жизнь на Земле зависит от одних и тех же базовых элементов, известных по аббревиатуре «ЧНОПС»: углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера. Эти элементы образовались в результате слияния водорода и гелия в первых поколениях звёзд, а затем разлетелись по космосу, когда эти массивные звёзды взорвались сверхновыми. Около 4,6 миллиарда лет назад из этих остатков сформировалось наше Солнце и окружающий его диск, который постепенно превратился в планеты и малые тела Солнечной системы.

Традиционно считалось, что Земля получила недостающие элементы для жизни во время так называемой «Поздней тяжёлой бомбардировки» — периода между 4,1 и 3,8 миллиарда лет назад, когда астероиды и кометы массово падали на внутренние планеты. Однако новая работа предполагает, что основные ингредиенты — фосфор и азот — были уже в распоряжении молодой Земли с самого начала, а доставлены они были планетезималями (зародышами планет) из внутренней Солнечной системы.

Роль Юпитера — разделителя миров

Исследователи из Университета Райса создали карту соотношения фосфора и азота в ранней Солнечной системе. Их моделирование показало, что в первом поколении планетезималей (которые сейчас представлены железными метеоритами) соотношение этих элементов было выше во внешней части системы и ниже во внутренней. Однако ситуация кардинально изменилась с появлением Юпитера.

Гравитация газового гиганта нарушила движение материала, заблокировав перемещение фосфора и азота из внутренней системы во внешнюю. Когда позднее сформировалось второе поколение планетезималей (от которых произошли каменные хондритовые метеориты), те из них, что остались во внутренней части Солнечной системы, сохранили гораздо более высокое соотношение фосфора и азота, чем их «собратья» на окраинах. Простыми словами: Юпитер своим притяжением отрезал внешнюю часть диска от внутренней, как космический барьер.

Земля получила элементы для жизни «из дома»

По словам соавтора исследования Радждипа Дасгупты, профессора Университета Райса, присутствие Юпитера и история его роста, по-видимому, сыграли решающую роль в распределении базовых химических ингредиентов, необходимых для возникновения обитаемых миров. Новые данные подтверждаются геохимическими моделями аккреции (наращивания массы планеты), которые показывают, что сегодняшнее соотношение фосфора и азота в породах Земли лучше всего воспроизводится при условии, что эти элементы поступили именно от планетезималей внутренней Солнечной системы — независимо от того, были они железными или каменными.

Ведущий автор исследования добавил, что работа предполагает: Земля приобрела свой запас фосфора и азота в основном из внутренней Солнечной системы, без необходимости в значительном вкладе из внешних областей. Остаётся открытым вопрос: мог бы сформироваться мир с таким же набором жизненно важных элементов, как у Земли, если бы в планетной системе не было планеты, подобной Юпитеру. Что же касается других элементов группы «ЧНОПС» — углерода, водорода, кислорода и серы, — механизмы их доставки на раннюю Землю ещё предстоит выяснить.

Открытие НАСА меняет не только взгляд на прошлое нашей планеты, но и на то, как мы ищем жизнь во Вселенной. Возможно, главным условием для возникновения жизни является не хаотичная бомбардировка кометами, а присутствие «стража-гиганта» вроде Юпитера, который аккуратно раскладывает нужные элементы по полочкам, оставляя их на месте для строительства живого мира. В этом контексте наша Солнечная система может быть не случайностью, а отлаженным механизмом, и нам, возможно, стоит искать другие такие же «фабрики жизни», где газовый гигант стоит на страже, отделяя нужное от ненужного.