地球は、生命が始まるのに必要な化学物質を含んで形成されていませんでした。 「後期ベニア理論」と呼ばれる、十分に裏付けられた理論の1つは、生命に必要な揮発性化学物質が、地球が形成されてからかなり前に到着し、隕石によってここに運ばれたことを示唆しています。しかし、新しい研究は後期ベニア理論に挑戦しています。
証拠は、Theiaという名前の火星サイズの惑星が地球と衝突したときに月が作成されたことを示しています。この影響により、月が形成される破片リングが作成されました。今、この新しい研究は、同じ影響が生命に必要な化学物質を若い地球に届けたかもしれないと言います。
「私たちの時間は、すべての地球化学的証拠と一致する方法で<揮発性物質>のタイミングと供給を説明できる最初のシナリオです。」
ライス大学地球環境惑星学科の共同執筆者、Rajdeep Dasgupta。
地球とタイアの間の影響は、地球の生命の非常に早い時期に、約44億年前に発生しました。それは、地球がその炭素、窒素、および生命の存在に必要な他の揮発性化学物質のほとんどを受け取った可能性が最も高いときです。新しい研究はライス大学からであり、サイエンスサイエンスアドバンス誌に掲載されています。
科学者達は、初期の地球からの原始的な隕石と内部太陽系の他の岩の惑星を研究しました。彼らは、古代の隕石が生命に必要な揮発性化学物質が枯渇していることを発見しました。それで、地球の揮発性化学物質はどこから来たのでしょうか。
「原始隕石の研究から、科学者たちは内部太陽系の地球や他の岩石の多い惑星が揮発性が枯渇していることを長い間知っていました」と研究の共著者であるラジディープ・ダスグプタは述べました。 「しかし、不安定な配信のタイミングとメカニズムについては、激しい議論が交わされています。私たちのシナリオは、すべての地球化学的証拠と一致する方法でタイミングと配信を説明できる最初のシナリオです。」
研究の背後にあるチームによれば、影響を与える惑星には硫黄が豊富なコアがあり、マントルと地殻には揮発性物質が含まれていました。地球に衝突すると、窒素、炭素、水素、硫黄など、生命に必要な化学物質を地球の地殻に注入しました。衝突はまた大量の物質を宇宙に放出し、それが月に合体した。
「私たちが見つけたのは、すべての証拠が…硫黄を豊富に含むコアを備えた、揮発性で火星サイズの惑星を含む月を形成する影響と一致していることです。」
Damanveer Grewal、研究主任執筆者、ライス大学大学院生。
この研究の背後にあるチームは、惑星のコアが形成されたときに見られる高圧および高温条件を模倣する実験室で実験を行いました。実験は、硫黄に富むコアを持つ惑星との衝突の結果として揮発性物質が地球に来たという彼らの理論をテストするのを助けました。
核以外の地球のすべての部分に存在する炭素、窒素、硫黄に関する一連の不可解な実験的証拠のため、ドナー惑星の核の硫黄含有量は重要です。 「コアは地球の他の部分と相互作用しませんが、その上にあるすべて、マントル、地殻、水圏、大気はすべて接続されています」
研究の筆頭著者であり、大学院生のダマンヴェア・グルーワル氏は語った。 「それらの間の物質循環。」
彼らは、さまざまなレベルの硫黄を含む仮説の地球のコアでアイデアをテストしました。彼らは、高硫黄コアが炭素、窒素、またはその両方を除外したかどうかを知りたがっていました。全体として、コアの硫黄含有量が多いほど、揮発性物質が含まれる可能性が低くなることがわかりました。少なくとも地球の場合は。
窒素はほとんど影響を受けなかった」と語った。 「それはケイ酸塩と比較して合金に可溶のままであり、最高の硫黄濃度の下でコアから除外され始めただけです。」
これらの実験の結果を使用して、10億回以上のシミュレーションを実行し、地球がどのようにして揮発性化学物質を獲得できたかを調べました。 「私たちが見つけたのは、すべての証拠-同位体の特徴、炭素-窒素比、およびバルクケイ酸塩地球における炭素、窒素、硫黄の総量-が、揮発性の火星を含む月を形成する影響と一致していることです。硫黄が豊富なコアを持つサイズの惑星」とグルワールは言った。
この研究の意味するところは、地球だけではありません。彼らはまた、生命が他の太陽系の他の岩だらけの惑星にどのようになるかについて私たちに何かを教えます。
「この研究は、岩石のような地球のような惑星が、おそらく原始惑星系円盤のさまざまな部分から、さまざまなビルディングブロックをサンプリングした惑星との巨大な衝撃から形成され、成長すると、生命に不可欠な要素を獲得する機会が増えることを示唆しています」とDasguptaは述べています。 。
「これにより、いくつかの境界条件が取り除かれます」とDasguptaは言いました。 「生命に不可欠な揮発性物質は、非常に異なる条件下でコア形成を受けた惑星体で生成されたとしても、惑星の表層に到達する可能性があることを示しています。」
ダスグプタは、地球のケイ酸塩がそれ自体で、私たちの生物圏、大気、水圏を生み出した生命に不可欠な揮発性の予算を達成できたとは思われないと述べました。 「つまり、私たちが知っている生命をサポートするために、惑星に揮発性元素が集まるようになる経路の探索を広げることができるということです。」
チームの作業は、CLEVER Planets（Cycles of Life-Essential Volatile Elements on Rocky）Planetsプログラムの一部です。
出典：
- プレスリリース：月を形成した惑星の衝突が地球での生命を可能にした
- 研究論文：巨大な衝撃によるケイ酸塩地球への炭素、窒素、硫黄の供給
- スペースマガジン：激変した衝突が月を形成したが、Theiaを殺した
- クリーバープラネット
