Откуда на молодой планете появились химические элементы, необходимые для возникновения жизни? Ученые предложили неожиданный ответ на этот вопрос, указав на значимую роль Юпитера в распределении ключевых элементов по ранней Солнечной системе.
Наша планетная система сформировалась более 4,5 миллиарда лет назад из газа и пыли, что вращались вокруг молодого Солнца. Эти материалы содержали ресурсы для формирования планет, лун и, в конечном итоге, жизни. Два элемента, особенно важные для живых существ, это азот и фосфор. Понимание того, как и когда Земля заполучила эти вещества, имеет критическое значение для астробиологов, исследующих условия возникновения жизни.
Исследователи из Университета Райса проанализировали соотношение фосфора к азоту в железных метеоритах и хондритах — двух типах космических объектов, представляющих разные эпохи ранней Солнечной системы. Железные метеориты происходят от самого первого поколения планетезималей — небесных тел, из которых затем образовывались планеты. Хондриты возникли от второго поколения планетезималей, появившихся на 2–3 миллиона лет позже.
С помощью лабораторных экспериментов и геохимического моделирования группа восстановила карту распределения фосфора и азота в ранней Солнечной системе. Выяснилось, что в первом поколении планетезималей соотношение этих элементов было выше в внешней части системы и снижалось ближе к внутренней. Во втором поколении ситуация была обратной — более высокие концентрации наблюдались ближе к Солнцу.
Ключевым фактором этого изменения стал Юпитер. По мере того как газовый гигант образовывался и набирал массу, его мощное гравитационное влияние начало ограничивать движение фосфора и азота из внутренней части Солнечной системы во внешнюю. В результате второе поколение планетезималей в внутренней области оказалось обогащено этими элементами.
«Для нашей Солнечной системы присутствие Юпитера и история его формирования действительно сыграли решающую роль в определении распределения основных химических ингредиентов, необходимых для обитаемых миров», — отмечает старший автор исследования, научный сотрудник Университета Райса в Хьюстоне Раджип Дасгупта.
Дополнительное геохимическое моделирование показало, что современное соотношение фосфора и азота на Земле наилучшим образом объясняется аккрецией вещества из внутренней Солнечной системы — как от древних железных планетезималей, так и от более поздних «внутренних» хондритов. «Мы можем с уверенностью утверждать, что Земля приобрела запасы фосфора и азота в основном из внутренней области системы, без необходимости в значительном вкладе внешних хондритов», — подчеркивает первый автор работы, аспирант Дебджит Патхак.
Эти выводы важны не только для понимания истории нашей Земли, но и для поиска обитаемых планет вокруг других звезд. Если крупные газовые гиганты действительно помогают «правильно» сортировать ключевые элементы, они становятся важным фактором в процессе возникновения жизни в планетных системах.
Фото: hi-tech.mail.ru