Как строительные блоки жизни попали на Землю? Цинковые отпечатки в метеоритах дают подсказки

Железный метеорит из ядра расплавленной планетезимали (слева) и хондритовый метеорит, полученный из «примитивной», нерасплавленной планетезимали (справа). Автор: Rayssa Martins/Ross Findlay

Исследователи использовали химические отпечатки цинка, содержащегося в метеоритах, чтобы определить происхождение летучих элементов на Земле. Результаты показывают, что без «нерасплавленных» астероидов на Земле могло не быть достаточного количества этих соединений для возникновения жизни.

Летучие вещества — это элементы или соединения, которые переходят в пар при относительно низких температурах. Они включают шесть наиболее распространенных элементов, встречающихся в живых организмах, а также воду. Цинк, обнаруженный в метеоритах, имеет уникальный состав, который можно использовать для определения источников летучих веществ Земли.

Исследователи из Кембриджского университета и Имперского колледжа Лондона ранее обнаружили, что цинк на Земле поступает из разных частей нашей Солнечной системы: около половины его поступает из-за пределов Юпитера, а половина — из областей, расположенных ближе к Земле.

«Один из самых фундаментальных вопросов о происхождении жизни — откуда взялись материалы, необходимые для развития жизни», — сказала доктор Рэйсса Мартинс из Кембриджского отделения наук о Земле. «Если мы сможем понять, как эти материалы оказались на Земле, это может дать нам ключ к пониманию того, как жизнь зародилась здесь и как она могла возникнуть в другом месте».

Но не все планетезимали созданы равными. Самые ранние планетезимали, которые образовались в солнечной системе, подверглись воздействию высоких уровней радиоактивности, что привело к их расплавлению и потере летучих веществ. Но некоторые планетезимали образовались после того, как эти источники радиоактивности в основном вымерли, что помогло им пережить процесс плавления и сохранить больше летучих веществ.

Железный метеорит из ядра расплавленной планетезимали (слева) и хондритовый метеорит, полученный из «примитивной», нерасплавленной планетезимали (справа). Автор: Sedgwick Museum of Earth Sciences, University of Cambridge.

В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, Мартинс и ее коллеги рассмотрели различные формы цинка, попавшие на Землю из этих планетезималей.

Исследователи измерили содержание цинка в большой выборке метеоритов, происходящих от разных планетезималей, и использовали эти данные для моделирования того, как Земля получила свой цинк, проследив весь период аккреции Земли, который занял десятки миллионов лет.

Результаты показывают, что хотя эти «расплавленные» планетезимали составляют около 70% общей массы Земли, они обеспечивают лишь около 10% ее цинка.

Согласно модели, остальной цинк Земли произошел из материалов, которые не расплавились и не потеряли свои летучие элементы. Их выводы предполагают, что нерасплавленные или «примитивные» материалы были существенным источником летучих веществ для Земли.

«Мы знаем, что расстояние между планетой и ее звездой является определяющим фактором в установлении необходимых условий для поддержания жидкой воды на поверхности этой планеты», — сказал Мартинс, ведущий автор исследования. «Но наши результаты показывают, что нет никакой гарантии, что планеты изначально включают в себя правильные материалы, чтобы иметь достаточно воды и других летучих веществ — независимо от их физического состояния».

Возможность отслеживать элементы на протяжении миллионов или даже миллиардов лет эволюции может стать важнейшим инструментом в поисках жизни в других местах, например, на Марсе или на планетах за пределами нашей Солнечной системы.

«Подобные условия и процессы, вероятно, существуют и в других молодых планетных системах», — сказал Мартинс. «Роль, которую играют эти различные материалы в поставке летучих веществ, — это то, о чем мы должны помнить, когда ищем пригодные для жизни планеты в других местах».

Больше информации: Rayssa Martins et al, Primitive asteroids as a major source of terrestrial volatiles, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.ado4121. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado4121

Источник: University of Cambridge