Метеориты раскрывают вероятное происхождение летучих веществ Земли

Исследователи из Имперского колледжа Лондона с помощью метеоритов выяснили вероятное далёкое происхождение летучих химических веществ Земли, некоторые из которых являются строительными блоками жизни.

Они обнаружили, что около половины запасов летучего элемента цинка на Земле поступило от астероидов, происходящих из внешней Солнечной системы — области за поясом астероидов, включающей планеты Юпитер, Сатурн и Уран. Ожидается, что этот материал также поставил и другие важные летучие вещества, такие как вода.

Летучие вещества — это элементы или соединения, переходящие из твёрдого или жидкого состояния в пар при относительно низких температурах. К ним относятся шесть наиболее распространённых элементов в живых организмах, а также вода. Таким образом, добавление этого материала было важно для возникновения жизни на Земле.

До этого исследования учёные полагали, что большая часть летучих веществ Земли произошла от астероидов, сформированных ближе к Земле. Новые данные дают важные подсказки о том, как на Земле возникли особые условия, необходимые для поддержания жизни.

Старший автор работы профессор Марк Рекампер (Mark Rehkämper) из Департамента наук о Земле и инженерии Имперского колледжа Лондона сказал: «Наши данные показывают, что около половины земных запасов цинка было доставлено материалом из внешней Солнечной системы, за орбитой Юпитера. Основываясь на текущих моделях развития ранней Солнечной системы, это совершенно неожиданно».

Предыдущие исследования предполагали, что Земля сформировалась почти исключительно из материала внутренней Солнечной системы, который, как считали учёные, был основным источником летучих химических веществ Земли. В противоположность этому, новые данные указывают, что внешняя Солнечная система сыграла бóльшую роль, чем считалось ранее.

Профессор Рекампер добавил: «Этот вклад материала внешней Солнечной системы сыграл жизненно важную роль в формировании запаса летучих химических веществ на Земле. Похоже, что без вклада материала внешней Солнечной системы Земля имела бы гораздо меньше летучих веществ, чем сегодня, — была бы суше и, возможно, не способна питать и поддерживать жизнь».

Результаты опубликованы в журнале Science.

Метод исследования

Чтобы провести исследование, учёные изучили 18 метеоритов разного происхождения:

• 11 — из внутренней Солнечной системы (неуглеродистые метеориты).
• 7 — из внешней Солнечной системы (углеродистые метеориты).

Для каждого метеорита они измерили относительное содержание пяти различных форм — или изотопов — цинка. Затем каждый изотопный «отпечаток пальца» сравнили с земными образцами, чтобы оценить, какой вклад каждый из этих материалов внёс в земные запасы цинка.

Ключевой результат

Результаты показывают, что хотя Земля включила в себя лишь около 10% своей массы из углеродистых тел, этот материал поставил около половины земного цинка.

Исследователи отмечают, что материал с высокой концентрацией цинка и других летучих компонентов, вероятно, также относительно богат водой, что даёт ключи к пониманию происхождения земной воды.

Райсса Мартинс (Rayssa Martins), ведущий автор статьи и кандидат наук, сказала: «Мы давно знали, что некоторое количество углеродистого материала было добавлено к Земле, но наши выводы показывают, что этот материал сыграл ключевую роль в формировании нашего бюджета летучих элементов, некоторые из которых необходимы для процветания жизни».

Дальнейшие планы

Далее исследователи планируют проанализировать породы с Марса (на котором была вода 4.1–3 млрд лет назад) и Луны.

Профессор Рекампер пояснил: «Общепринятая теория гласит, что Луна образовалась, когда огромный астероид врезался в зародыш Земли около 4.5 млрд лет назад. Анализ изотопов цинка в лунных породах поможет нам проверить эту гипотезу и определить, сыграл ли столкнувшийся астероид важную роль в доставке летучих веществ, включая воду, на Землю».