โลกไม่ได้ก่อตัวขึ้นซึ่งมีสารเคมีที่จำเป็นสำหรับชีวิตเพื่อเริ่มต้น ทฤษฎีหนึ่งที่ได้รับการสนับสนุนอย่างดีเรียกว่า "ทฤษฎีแผ่นไม้อัดปลาย" แสดงให้เห็นว่าสารเคมีระเหยที่จำเป็นสำหรับชีวิตมาถึงหลังจากโลกก่อตัวขึ้นมาโดยอุกกาบาต แต่การศึกษาใหม่ท้าทายทฤษฎีแผ่นไม้อัดปลาย
หลักฐานแสดงให้เห็นว่าดวงจันทร์ถูกสร้างขึ้นเมื่อดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวอังคารชื่อธีอาปะทะกับโลก ผลกระทบนี้สร้างวงแหวนเศษเล็กเศษน้อยซึ่งดวงจันทร์ก่อตัวขึ้น ตอนนี้การศึกษาใหม่บอกว่าผลกระทบแบบเดียวกันอาจส่งสารเคมีที่จำเป็นสำหรับชีวิตไปยังโลกใบใหม่
“ เราเป็นสถานการณ์แรกที่สามารถอธิบายเวลาและการส่งมอบ <ของสารระเหย> ในลักษณะที่สอดคล้องกับหลักฐานทางธรณีวิทยาทั้งหมด”
ผู้แต่งร่วม Rajdeep Dasgupta ภาควิชาธรณีวิทยาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมและดาวเคราะห์มหาวิทยาลัยไรซ์
ผลกระทบระหว่างโลกกับ Theia เกิดขึ้นประมาณ 4.4 พันล้านปีก่อนในช่วงต้นชีวิตของโลก นั่นคือเมื่อโลกน่าจะได้รับคาร์บอนไนโตรเจนและสารเคมีระเหยอื่น ๆ ที่จำเป็นต่อชีวิต การศึกษาใหม่มาจากมหาวิทยาลัยไรซ์และตีพิมพ์ในวารสาร Science Advances
นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาอุกกาบาตดั้งเดิมจากโลกยุคแรกและดาวเคราะห์หินอื่น ๆ ในระบบสุริยะชั้นใน พวกเขาพบว่าอุกกาบาตโบราณนั้นมีสารเคมีระเหยที่จำเป็นต่อชีวิต คำถามนั้นถามว่าสารเคมีระเหยของโลกมาจากไหน
“ จากการศึกษาอุกกาบาตดึกดำบรรพ์นักวิทยาศาสตร์รู้มานานแล้วว่าโลกและดาวเคราะห์หินอื่น ๆ ในระบบสุริยจักรวาลชั้นในนั้นหมดพลังงานระเหย” Rajdeep Dasgupta ผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าว “ แต่เวลาและกลไกของการส่งมอบที่ผันผวนได้ถูกถกเถียงกันอย่างถึงพริกถึงขิง เราเป็นสถานการณ์แรกที่สามารถอธิบายเวลาและการส่งมอบในวิธีที่สอดคล้องกับหลักฐานทางธรณีวิทยาทั้งหมด "
ทีมที่อยู่เบื้องหลังการศึกษากล่าวว่าดาวเคราะห์ที่ส่งผลกระทบมีแกนกลางที่อุดมด้วยกำมะถันในขณะที่แมนเทิลและเปลือกโลกมีสารระเหย เมื่อมันชนกับโลกมันจะฉีดสารเคมีที่จำเป็นต่อชีวิตเช่นไนโตรเจนคาร์บอนไฮโดรเจนและซัลเฟอร์เข้าสู่เปลือกโลก การปะทะกันยังผลักวัตถุจำนวนมากออกสู่อวกาศซึ่งรวมตัวกันเป็นดวงจันทร์
“สิ่งที่เราพบก็คือหลักฐานทั้งหมด ... มีความสอดคล้องกับผลกระทบที่ดวงจันทร์ขึ้นรูปที่เกี่ยวข้องกับการระเหยแบกดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวอังคารมีแกนกำมะถันที่อุดมไปด้วย.”
Damanveer Grewal ผู้แต่งฝ่ายการศึกษานักศึกษามหาวิทยาลัยไรซ์
ทีมที่อยู่เบื้องหลังการศึกษานี้ทำการทดลองในห้องแล็บซึ่งเลียนแบบสภาวะความดันสูงและอุณหภูมิสูงที่พบเมื่อแกนกลางของดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้น การทดลองช่วยทดสอบทฤษฎีของพวกเขาที่บอกว่าสารระเหยมาสู่โลกจากการชนกับดาวเคราะห์ที่มีแกนกลางที่มีกำมะถันสูง
เนื้อหากำมะถันในแกนกลางของดาวเคราะห์ผู้บริจาคมีความสำคัญเนื่องจากมีหลักฐานการทดลองเกี่ยวกับคาร์บอนไนโตรเจนและกำมะถันที่น่าสงสัยซึ่งมีอยู่ในทุกส่วนของโลกนอกเหนือจากแกนกลาง “ แกนกลางไม่ได้มีปฏิสัมพันธ์กับส่วนที่เหลือของโลก แต่ทุกอย่างที่อยู่เหนือมันเปลือกโลกเปลือกโลก hydrosphere และบรรยากาศล้วนเชื่อมโยงกันทั้งหมด”
ผู้เขียนนำการศึกษาและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Damanveer Grewal กล่าวว่า “ วัฏจักรวัสดุระหว่างพวกเขา”
พวกเขาทดสอบความคิดด้วยแกนโลกที่ตั้งสมมติฐานซึ่งมีระดับซัลเฟอร์ที่แตกต่างกัน พวกเขาต้องการทราบว่าแกนที่มีซัลเฟอร์สูงไม่รวมคาร์บอนไนโตรเจนหรือทั้งสองอย่าง โดยรวมแล้วพวกเขาพบว่ายิ่งมีปริมาณกำมะถันในแกนกลางมากเท่าใดก็ยิ่งมีโอกาสน้อยลงเท่านั้นที่จะมีสารระเหย อย่างน้อยก็ในกรณีของโลก
ไนโตรเจนส่วนใหญ่ไม่ได้รับผลกระทบ” Grewal กล่าว “ มันยังคงละลายได้ในโลหะผสมเมื่อเทียบกับซิลิเกตและเริ่มแยกออกจากแกนกลางภายใต้ความเข้มข้นของซัลเฟอร์ที่สูงที่สุดเท่านั้น”
จากผลการทดลองเหล่านี้พวกเขาใช้การจำลองกว่าพันล้านครั้งเพื่อค้นหาว่าโลกจะได้รับสารเคมีระเหยได้อย่างไร “ สิ่งที่เราค้นพบคือหลักฐานทั้งหมด - ลายเซ็นไอโซโทปอัตราส่วนคาร์บอน - ไนโตรเจนและปริมาณโดยรวมของคาร์บอนไนโตรเจนและซัลเฟอร์ในดินซิลิเกตจำนวนมาก - สอดคล้องกับการก่อตัวของดวงจันทร์ที่เกี่ยวข้องกับการระเหยของดาวอังคาร ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่มีแกนกลางที่อุดมด้วยกำมะถัน” Grewal กล่าว
ความหมายของการศึกษาครั้งนี้เป็นมากกว่าเพียงแค่โลก พวกเขายังบอกเราบางอย่างเกี่ยวกับว่าชีวิตจะมาเป็นดาวเคราะห์หินอื่นในระบบสุริยะอื่นได้อย่างไร
“ การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ที่มีหินคล้ายโลกได้รับโอกาสมากขึ้นที่จะได้รับองค์ประกอบที่จำเป็นต่อชีวิตถ้ามันก่อตัวและเติบโตจากผลกระทบยักษ์กับดาวเคราะห์ที่สุ่มตัวอย่างสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ บางทีจากส่วนต่าง ๆ ของดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ .
“ สิ่งนี้จะขจัดเงื่อนไขขอบเขต” Dasgupta กล่าว “ มันแสดงให้เห็นว่าสารระเหยที่จำเป็นต่อชีวิตสามารถมาถึงชั้นผิวของดาวเคราะห์แม้ว่าพวกมันจะถูกสร้างขึ้นในร่างกายของดาวเคราะห์ที่ผ่านการก่อตัวของแกนกลางภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันมาก”
Dasgupta กล่าวว่าไม่ได้ปรากฏว่าซิลิเกตขนาดใหญ่ของโลกด้วยตัวมันเองอาจได้รับงบประมาณระเหยที่จำเป็นต่อชีวิตซึ่งทำให้เกิดชีวมณฑลบรรยากาศและ hydrosphere ของเรา “ นั่นหมายความว่าเราสามารถขยายการค้นหาเส้นทางที่นำไปสู่องค์ประกอบที่ระเหยได้มารวมกันบนโลกเพื่อช่วยชีวิตที่เรารู้จัก”
งานของทีมเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรม CLEVER Planets (วัฏจักรขององค์ประกอบที่มีความสำคัญต่อชีวิตในหิน) ดาวเคราะห์
แหล่งที่มา:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: การชนกันของดาวเคราะห์ที่ก่อตัวดวงจันทร์ทำให้ชีวิตเป็นไปได้บนโลก
- รายงานการวิจัย: การส่งมอบคาร์บอนไนโตรเจนและซัลเฟอร์ไปยังโลกซิลิเกตโดยการกระแทกครั้งใหญ่
- นิตยสาร Space: Cataclysmic Collision ก่อตัวดวงจันทร์ แต่สังหาร Theia
- ดาวเคราะห์ CLEVER
