Analizując meteoryty, imperialni badacze odkryli prawdopodobne, odległe pochodzenie lotnych substancji chemicznych na Ziemi, z których część tworzy budulec życia.
Odkryli, że około połowa ziemskiego zapasu lotnego pierwiastka cynku pochodzi z asteroid pochodzących z zewnętrznych części Układu Słonecznego – części poza pasem asteroid, który obejmuje planety Jowisz, Saturn i Uran. Oczekuje się, że materiał ten dostarczył również innych ważnych substancji lotnych, takich jak woda.
Substancje lotne to pierwiastki lub związki, które w stosunkowo niskich temperaturach przechodzą ze stanu stałego lub ciekłego w stan pary. Obejmują one sześć najpowszechniejszych pierwiastków występujących w organizmach żywych, a także wodę. W związku z tym dodanie tego materiału będzie ważne dla powstania życia na Ziemi.
Wcześniej naukowcy uważali, że większość substancji lotnych na Ziemi pochodzi z asteroid, które powstały bliżej Ziemi. Odkrycia ujawniają ważne wskazówki dotyczące tego, w jaki sposób Ziemia znalazła schronienie w specjalnych warunkach niezbędnych do podtrzymania życia.
Starszy autor, profesor Mark Rehka?mper, z Wydziału Nauk o Ziemi i Inżynierii Imperial College w Londynie, powiedział: „Nasze dane pokazują, że około połowa ziemskiego zapasu cynku została dostarczona przez materiał z zewnętrznych części Układu Słonecznego, poza orbitę Jowisza. obecnych modeli wczesnego rozwoju Układu Słonecznego, było to zupełnie nieoczekiwane”.
Wcześniejsze badania sugerowały, że Ziemia uformowała się prawie wyłącznie z materiału wewnętrznego Układu Słonecznego, który, jak wywnioskowali naukowcy, był głównym źródłem lotnych substancji chemicznych na Ziemi. Natomiast nowe odkrycia sugerują, że zewnętrzny Układ Słoneczny odegrał większą rolę, niż wcześniej sądzono.
Profesor Rehkaūmper dodał: „Ten wkład materiału zewnętrznego Układu Słonecznego odegrał kluczową rolę w ustaleniu wykazu lotnych substancji chemicznych na Ziemi. Wygląda na to, że bez udziału materiału zewnętrznego Układu Słonecznego Ziemia miałaby znacznie mniejszą ilość substancji lotnych niż znamy go dzisiaj – czyniąc go bardziej suchym i potencjalnie niezdolnym do odżywiania i podtrzymywania życia”.
Odkrycia opublikowano dzisiaj w Science.
Aby przeprowadzić badania, naukowcy zbadali 18 meteorytów różnego pochodzenia – jedenaście z wewnętrznego Układu Słonecznego, znanych jako meteoryty niewęglowe, i siedem z zewnętrznych obszarów Układu Słonecznego, znanych jako meteoryty węglowe.
Dla każdego meteorytu zmierzyli względne obfitości pięciu różnych form – lub izotopów – cynku. Następnie porównali każdy izotopowy odcisk palca z próbkami Ziemi, aby oszacować, ile każdy z tych materiałów przyczynił się do inwentaryzacji cynku na Ziemi. Wyniki sugerują, że podczas gdy Ziemia składała się tylko z około dziesięciu procent swojej masy z ciał zawierających węgiel, materiał ten dostarczał około połowy cynku na Ziemi.
Naukowcy twierdzą, że materiał o wysokim stężeniu cynku i innych lotnych składników prawdopodobnie występuje stosunkowo obficie w wodzie, co daje wskazówki dotyczące pochodzenia wody na Ziemi.
Pierwsza autorka artykułu Rayssa Martins, doktorantka na Wydziale Nauk o Ziemi i Inżynierii, powiedziała: „Od dawna wiemy, że do Ziemi dodano jakiś materiał węglowy, ale nasze odkrycia sugerują, że ten materiał odegrał kluczową rolę w powstaniu nasz budżet pierwiastków lotnych, z których niektóre są niezbędne do rozkwitu życia”.
Następnie naukowcy przeanalizują skały z Marsa, które przed wyschnięciem zawierały wodę od 4,1 do 3 miliardów lat temu, oraz z Księżyca. Profesor Rehka?mper powiedział: „Szeroko rozpowszechniona teoria głosi, że Księżyc powstał, gdy ogromna asteroida uderzyła w embrionalną Ziemię około 4,5 miliarda lat temu. Analiza izotopów cynku w skałach księżycowych pomoże nam przetestować tę hipotezę i ustalić, czy zderzająca się asteroida odegrał ważną rolę w dostarczaniu substancji lotnych, w tym wody, na Ziemię”.
Ta praca została sfinansowana przez Science and Technology Facilities Council (STFC – część UKRI), a Rayssa Martins jest finansowana ze stypendium doktoranckiego Imperial College London Presidents.