Astrobiologia zmaga się z podstawowym ograniczeniem: jedyną znaną planetą, na której istnieje życie, jest Ziemia. Spośród wszystkich ciał Układu Słonecznego to właśnie ona wyróżnia się gęstą atmosferą, wodą w stanie ciekłym i chemią organiczną sprzyjającą biologii. Wydaje się to oczywiste dziś, ale 4,5 miliarda lat temu sytuacja wyglądała zupełnie inaczej.
Wspieraj Puls Kosmosu na Patronite.pl
W czasach młodego Układu Słonecznego obłok gazu i pyłu, z którego powstały planety, był bogaty w lotne pierwiastki – wodór, tlen, węgiel czy siarkę. Jednak w gorącym, wewnętrznym obszarze ukladu, gdzie kształtowała się Ziemia, substancje te nie mogły się skroplić i pozostawały w stanie gazowym. Dlatego nie zostały wbudowane w materię skalistą tworzącą młode planety. W efekcie Ziemia była początkowo suchym i jałowym globem, pozbawionym większości składników koniecznych do powstania życia. Tymczasem obiekty formujące się dalej od Słońca były w stanie utrzymać te cenne związki.
Kluczowe pytanie brzmi: jak i kiedy te substancje znalazły się na Ziemi?
Odpowiedź przynosi nowe badanie naukowców z Uniwersytetu w Bernie. Zespół wykazał, że chemiczny skład pierwotnej Ziemi ustalił się bardzo szybko – w ciągu zaledwie trzech milionów lat od uformowania się Układu Słonecznego. To oznacza, że pierwiastki niezbędne do życia, takie jak woda czy związki węgla, musiały dotrzeć na Ziemię później. Najbardziej prawdopodobnym scenariuszem jest potężne zderzenie z inną planetą.
Wyniki badań opublikowano 1 sierpnia w prestiżowym czasopiśmie Science Advances. Autorami są dr Pascal Maurice Kruttaschb oraz prof. Klaus Mesger, emerytowany geochemik z Instytutu Nauk Geologicznych Uniwersytetu w Bernie.
Uczeni skupili się na analizie izotopów manganu-53 i chromu-53, obecnych w meteorytach i ziemskich skałach. Wykorzystali fakt, że radioaktywny mangan-53 rozpada się na chrom-53 z okresem półtrwania wynoszącym około 3,8 miliona lat. Dzięki modelowaniu procesów rozpadu udało się precyzyjnie oszacować czas, w którym Ziemia osiągnęła swój pierwotny skład chemiczny. Okazało się, że stało się to niezwykle szybko – mniej niż trzy miliony lat po narodzinach całego Układu Słonecznego, który liczy dziś 4,568 miliarda lat.
Otrzymane wyniki wzmacniają tzw. hipotezę wielkiego zderzenia. Zakłada ona, że około 4,5 miliarda lat temu młoda Ziemia zderzyła się z obiektem wielkości Marsa, nazwanym Theia. Z tego gwałtownego aktu powstał układ Ziemia–Księżyc, a sama Ziemia wzbogaciła się o wodę i inne związki, które Theia mogła zachować, formując się w chłodniejszym rejonie Układu Słonecznego.
W praktyce oznacza to, że życie na naszej planecie nie jest wynikiem powolnego, nieprzerwanego rozwoju, lecz skutkiem kosmicznego przypadku. Gdyby nie późne zderzenie z ciałem bogatym w wodę i lotne pierwiastki, Ziemia mogłaby pozostać suchym i martwym globem.
Odkrycie to ma znaczenie nie tylko dla zrozumienia dziejów naszej planety, lecz także dla poszukiwań życia poza nią. Sugeruje bowiem, że skaliste planety krążące blisko swoich gwiazd nie muszą automatycznie posiadać składników sprzyjających biologii. Ich zamieszkiwalność może zależeć od rzadkich, losowych zdarzeń, takich jak wielkie zderzenia.
Naukowcy podkreślają, że potrzeba dalszych badań, by lepiej zrozumieć tę kolizję. Konieczne będą zaawansowane symulacje komputerowe, które wyjaśnią nie tylko fizyczne cechy Ziemi i Księżyca, lecz także ich szczegółowy skład chemiczny i izotopowy. Na razie jednak badania z Berna przypominają, że nasza planeta zawdzięcza swoją wyjątkową przyjazność dla życia serii wydarzeń, które mogły nigdy się nie wydarzyć.