Як будівельні блоки життя потрапили на ранню Землю

Нещодавні дослідження наблизили нас до розуміння того, як на Землі з’явилися будівельні блоки, які були відповідальними за зародження життя на планеті, і як усі тут зараз читають цю статтю. Суть справи? Нещодавно вчені виявили, що цинк, який міститься в метеоритах та інших «нерозплавлених» астероїдах, також відомих як планетезималі, є ключем до вирішення цієї загадки.

Летючі речовини, такі як цинк, причепили

Леткі речовини — це речовини, які легко перетворюються на гази при відносно низьких температурах. Подумайте про такі речі, як вода, вуглекислий газ, метан і аміак. У планетології ми часто називаємо леткими елементами або сполуками з низькою температурою кипіння, які є ключовими для створення атмосфери та океанів.

Коли планети формуються, вони мають тенденцію затримувати ці леткі речовини у каменях або льоду. З часом тепло та геологічна активність можуть вивільнити їх, спричинивши такі події, як виверження вулканів або навіть сприяючи формуванню атмосфери.

Вивчення летючих речовин надзвичайно важливо для розуміння планетних систем, включаючи нашу власну Землю. Ці речовини можуть впливати на все, від клімату до хімії поверхні, і мають вирішальне значення для потенціалу життя. Ось чому вчені шукають леткі речовини, коли шукають ознаки життя на інших планетах — зазвичай вони пов’язані з біологічними процесами.

Цеглинки життя та цинк

Встановити походження цих летючих елементів на Землі – непроста справа. І все ж наші вчені не бояться доброї таємниці. Вони виявили, що особливий склад цинку, унікальний для метеоритів, може допомогти визначити джерела летючих речовин Землі. Досліджуючи складність нашої Сонячної системи, вчені виявили, що земний цинк має власну інтригуючу історію походження.

«Одне з найбільш фундаментальних питань про походження життя полягає в тому, звідки взялися матеріали, необхідні для розвитку життя», — сказала доктор Райса Мартінс з Департаменту наук про Землю Кембриджа.

«Якщо ми зможемо зрозуміти, як ці матеріали з’явилися на Землі, це може дати нам ключ до того, як життя зародилося тут і як воно могло з’явитися деінде».

Як виявилося, відповіді на питання про походження життя можуть критися в цинку та крихітних тілах, з яких складаються наші скелясті планети.

Роль планетезималей

Планетезималі, компактні тіла, утворені в результаті процесу, відомого як акреція, є неоспіваними героями у формуванні скелястих планет, подібних нашій. Однак не всі вони однакові. Ранні планетезималі, які зазнали високого рівня радіоактивності, розплавилися, втрачаючи свої дорогоцінні леткі речовини.

Але деякі планетезималі, пізні періоди цвітіння, які утворилися після піку радіоактивності, пережили процес плавлення, таким чином зберігши свої леткі елементи.

У дослідженні, опублікованому в Science Advances, д-р Мартінс і її колеги заглибилися в різні форми цинку, які прибули на Землю з цих планетезималей. Їхні дослідження включали вимірювання вмісту цинку у великій вибірці метеоритів з різних планетезималей і відстеження шляху акреції Землі, подорожі, яка розтягнулася на десятки мільйонів років.

Розповідь Цинка про витоки життя

Їх знахідки не що інше, як захоплюючі. Розплавлені планетезималі, незважаючи на те, що вони становлять близько 70% загальної маси Землі, здавалося, дали лише близько 10% її цинку.

Звідки решта? Схоже, що матеріали, які не плавилися і не втрачали свої летючі елементи, були багаті цинком. Ці нерозплавлені або «примітивні» матеріали, як їх називають, були життєво важливими джерелами летючих речовин для Землі.

«Ми знаємо, що відстань між планетою та її зіркою є визначальним фактором у створенні необхідних умов для того, щоб ця планета підтримувала рідку воду на своїй поверхні», — сказав Мартінс, провідний автор дослідження.

«Але наші результати показують, що немає ніякої гарантії, що планети містять правильні матеріали, щоб мати достатньо води та інших летючих речовин, незалежно від їх фізичного стану».

Наслідки дослідження

Наслідки цього дослідження є далекосяжними. Розуміння руху таких елементів, як цинк, протягом мільйонів або навіть мільярдів років може стати критичним інструментом у пошуку життя в інших місцях, наприклад на Марсі чи планетах за межами нашої Сонячної системи.

«Роль, яку ці різні матеріали відіграють у постачанні летких речовин, — це те, про що ми повинні пам’ятати, шукаючи населені планети в інших місцях», — підкреслив Мартінс.

Це дослідження наближає нас до розуміння складної взаємодії елементів, які поклали початок життю на Землі. І, зрештою, це може навіть привести нас до відкриття життя у величезному просторі космосу. Це важливе дослідження було частково підтримано як Імперським коледжем Лондона, так і Європейською дослідницькою радою (ERC), а також відділом досліджень та інновацій Великобританії (UKRI), Дослідження опубліковано в журналі Science Advances.