Создавшее Луну столкновение с Тейей обогатило Землю веществом для появления и развития жизни

Наиболее общепринятой гипотезой происхождения Луны считается импактная, которая связывает это с ударом крупного небесного тела более 4,4 миллиарда лет назад. Часть его материи, а также выбитого столкновением вещества самой Земли были выброшены на орбиту и постепенно сформировали спутник. Эта же космическая катастрофа могла сыграть ключевую роль и в зарождении жизни на юной Земле, принеся на планету большую часть ее углерода и азота. Об этом Раждип Дасгупта (Rajdeep Dasgupta) и его коллеги из Университета Райса пишут в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

В самом деле, известно, что внутренние планеты Солнечной системы сравнительно бедны легкими химическими элементами, включая необходимые для жизни серу, азот и углерод. Это касается и ядра нашей Земли, однако ее мантия и кора, гидросфера и атмосфера содержат достаточно таких веществ. Перенос материи между ядром и внешними слоями затруднен, зато сами они постоянно перемешиваются. Это и связывают с древним столкновением, которое насытило внешние слои легкими элементами, но не затронуло состав уже глубокого тогда ядра Земли.

Возможны различные сценарии этой катастрофы: например, эти вещества могли поступить «на борту» бесчисленных метеоритов, бомбардировавших Землю в ту эпоху. Известны и астероиды, углеродистые хондриты, изотопный состав которых совпадает с составом легких элементов земной коры. С другой стороны, не подходит их состав химический: во внешних слоях Земли углерод доминирует над азотом в отношении 40:1, а в хондритах — только 20:1.

Поэтому исследователи из группы профессора Дасгупты обратились к другой модели, согласно которой дополнительные легкие элементы могли быть принесены одним крупным телом. Прежде всего — гипотетической «Тейей», протопланетой размерами примерно с Марс, удар которой и создал Луну. Предполагается, что она имела богатое серой ядро и углеродно-азотные внешние слои.

Ученые провели эксперименты, изучив геохимические реакции, протекающие при огромных температурах и давлении, имитируя формирование богатого серой ядра и внешних слоев того древнего планетного зародыша. Опыты показали, что повышение содержания серы до 25 процентов практически не влияет на содержание азота, зато углерод в таких сплавах растворяется намного хуже. В случае реального ядра углерод должен «выталкиваться» из него активнее азота, насыщая внешние слои и создавая нужное соотношение количества углерода к азоту.

Авторы провели компьютерное моделирование с учетом новых данных и протестировали более миллиарда сценариев. «Как мы обнаружили, все свидетельства — и изотопный состав, и отношение углерода к азоту, и общее количество азота, углерода и серы во внешних слоях Земли, — говорят авторы работы, — указывают на “лунное” столкновение с богатой летучими веществами, размерами примерно с Марс планетой с насыщенным серой ядром».