Земля была безжизненной, пока не столкнулась с другой планетой, что привело к образованию Луны и зарождению жизни

Пионерское исследование Института геологических наук Бернского университета впервые установило точную хронологию химического формирования нашей планеты, показав, что первичный блок, которому предстояло стать Землёй, приобрёл свой характерный элементный состав максимум за три миллиона лет после рождения Солнечной системы. Этот вывод, который помещает фундаментальный рубеж планетарной истории в мгновение ока по космическим меркам, укрепляет теорию о том, что условия, необходимые для жизни, отнюдь не были врождёнными, а попали на Землю в результате последующего катаклизмического события: столкновения с богатым летучими веществами планетарным зародышем.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, начинается с фундаментального парадокса. Облако газа и пыли, из которого скондендировались все тела Солнечной системы, было богато летучими элементами – теми, что имеют низкие температуры кипения и необходимы для биохимии, такими как водород, углерод или сера.

Однако во внутренних областях системы, где близость к Солнцу поддерживала чрезвычайно высокие температуры, эти соединения не могли конденсироваться, чтобы войти в состав твёрдых материалов. Они оставались в газообразной фазе, что привело к тому, что строительные блоки каменистых планет – Меркурия, Венеры, Земли и Марса – родились химически «сухими», в значительной степени лишёнными ингредиентов, которые позже сделали возможным существование океанов и атмосфер.

Доктор Паскаль Крутташ, первый автор исследования и в настоящее время научный сотрудник постдокторантуры в Имперском колледже Лондона, объясняет методологию, позволившую распутать этот процесс. «Мы использовали систему высокоточного измерения времени, основанную на радиоактивном распаде марганца-53, изотопа, присутствовавшего в ранней Солнечной системе, который распадается в хром-53 с периодом полураспада примерно 3,8 миллиона лет».

Эта техника, изотопные часы беспрецедентного разрешения, позволила исследователям датировать события, произошедшие миллиарды лет назад, с погрешностью менее миллиона лет – аналитический подвиг, который, по словам соавтора и заслуженного профессора геохимики Клауса Меггера, стал возможен только благодаря международно признанному опыту и инфраструктуре, которыми обладает Бернский университет для анализа внеземных материалов.

Комбинируя изотопные и элементные данные метеоритов и земных пород и опираясь на вычислительные модели, команда смогла реконструировать аккрецию прото-Земли. Результаты показали, что уникальная химическая сигнатура нашей планеты – специфический паттерн элементов, который её составляет, – сформировалась в течение временного интервала, который завершился к трём миллионам лет после формирования Солнечной системы. Поскольку считается, что Солнечная система сформировалась 4,568 миллиарда лет назад, временное окно для определения базовой химической идентичности Земли было, по словам Крутташа, «удивительно быстрым».

Эта быстрота имеет глубокое следствие: прото-Земля возникла как сухая и каменистая планета, изначально враждебное место для жизни, какой мы её знаем. Изначальная химическая «сухость» планеты почти неумолимо указывает на внешнее событие как на поставщика летучих веществ.

Гипотеза, набирающая силу благодаря этому исследованию, – это столкновение с Тейей, планетой размером с Марс, которая, предположительно, сформировалась в более холодном регионе дальше от Солнца, где летучие соединения, включая воду, могли накапливаться в небесных телах. «Благодаря нашим результатам мы знаем, что прото-Земля изначально была сухой каменистой планетой. Следовательно, можно предположить, что именно столкновение с Тейей принесло на Землю летучие элементы и, в конечном счёте, сделало возможной жизнь там», – говорит Крутташ.

Исследование выходит за рамки простой хронологии, углубляясь в условия обитаемости в космосе. Профессор Меггер подчёркивает случайный характер нашего существования: «Земля обязана своей нынешней способностью поддерживать жизнь не непрерывному развитию, а, вероятно, случайному событию – позднему удару внешнего тела, богатого водой. Это ясно даёт понять, что обитаемость во Вселенной – это далеко не неизбежность». Жизнь, согласно этому взгляду, была бы не предсказуемым следствием спокойного и упорядоченного процесса, а скорее счастливым исходом монументального столкновения.

Путь исследования на этом не заканчивается. Следующая задача, как указывает Крутташ, заключается в уточнении нашего понимания самого события столкновения. «Пока что это событие столкновения недостаточно понято. Необходимы модели, которые могут полностью объяснить не только физические свойства Земли и Луны, но также их химический состав и изотопные сигнатуры».

Таким образом, будущая работа будет сосредоточена на более точном моделировании катаклизма, который, засеяв безжизненный мир первичными материалами, случайно открыл путь к биосфере.