Planetary Collision som skapade månen levererade grundläggande delar av livet

Det mesta av kol och kväve i våra kroppar kom troligen från en planet som Mars strider i jorden för 4,4 miljarder år sedan, säger forskare. Forskare har länge trott att dessa element som är avgörande för livet, anlände till vår planet ombord på primitiva kroppar som asteroider, men en ny analys tyder på att kol och kväve sannolikt reste till jorden i en planet som redan hade differentierats i lager - ett tecken på en mer mogen astronomisk kropp, möjligen ett planetfoster med en mantel och en kärna. Samma kollision, de säger, bildade månen.

I ett papper publicerat onsdag i Science Advances, en grupp på Rice University i Texas skisserade en rad experiment och simuleringar som stöder hypotesen att en enda större kollision deponerade den kemiska grunden för livet på jorden.

Damanveer Grewal, en doktorand student vid Rice University och studiens ledande författare, berättar Omvänd att denna forskning förändrar historien om hur de elementära byggstenarna i livet kom till vår planet.

"Tanken som har blivit utbredd i det vetenskapliga samfundet har varit att dessa element levererades av odifferentierade kroppar efter att hela jorden nästan har ökat," säger Grewal. "Det vi försöker säga är att dessa element faktiskt levererades av en stor påverkan av en stor, differentierad kropp, snarare än av mindre kroppar."

Genom att jämföra de kemiska kompositionerna av jordskorpan med glasögon på månen kom Grewals lag fram till att de delade ett gemensamt ursprung - den katastrofiska händelsen som bildade månen. Och sedan genom att springa simuleringar om hur olika delar avvecklar sig i olika delar av en planet som det skiljer sig, erkände forskarna att en differentierad planet som kolliderade med jorden skulle ha ett mycket mindre kolfiberligt förhållande av material på dess yta än en odifferentierad kropp skulle. Detta beror på att de fann att elementet skulle slå sig mot järnkärnan och lämna mindre av ett kemiskt spår i jordens skorpa. Samma process, forskare säger, hände i bildandet av jordens kärna.

När den här embryonala planeten kolliderades med jorden, så hade den ungefär 100 miljoner år efter att vår planet bildats, överfört material till jorden, som bär en kemisk signatur av en planet vars kol hade sedimenterat sig till kärnan - i motsats till en odifferentierad kropp vars sammansättning var relativt likformig.

Och deras modeller drar ut denna hypotes och låter ytterligare stödja idén om att samma planetskollision som bildade månen också deponerade de mycket grundläggande materialen för livet på vår planet.

Denna forskning bygger på tidigare arbete av samma laboratorium på Rice, laboratoriet av Rajdeep Dasgupta, Ph.D., som också var medförfattare på det nya papperet.

Med detta nya papper fortsätter laget att lägga till fler bevis för att tanken att väsentliga delar av livet levererades av en jättepåverkan. Grewal säger att tanken kan förändra hur människor ser på den destruktiva kraften i planetariska kollisioner.

"När människor ser på stora effekter, ser de alltid på det som en destruktiv händelse", säger han. "Men nu kan du faktiskt tänka på det som en livsgivande händelse också."

Abstrakt: Jordens status som den enda livsuppehållande planeten är ett resultat av tids- och leveransmekanismen för kol (C), kväve (N), svavel (S) och väte (H). På grundval av deras isotopiska signaturer anses terrestriska flyktiga ämnen ha härlett från kolhaltiga kondonditer, medan isotopkompositionerna av icke-flyktiga huvud- och spårelement tyder på att enstatitkondritliknande material är jordens primära byggstenar. Emellertid är C / N-förhållandet hos bulk-silikatjordet (BSE) superkondritiskt, vilket reglerar flyktig leverans av en konditorisk sen finer. Dessutom, om den levereras under huvudfasen av jordens accretion, då, på grund av den större siderofilen (metallälskande) naturen hos C i förhållande till N, bör kärnbildningen ha lämnat ett subkondritiskt C / N-förhållande i BSE. Här presenterar vi experiment med högtemperaturtryck för att begränsa ödet för blandade CNS-flyktiga ämnen under kärnmantelsegregation i planetariska embryo-magma-oceanerna och visa att C blir mycket mindre sidofil i N-bärande och S-rika legeringar, medan sidofilenskaraktären av N förblir i stor utsträckning opåverkad i närvaro av S. Genom att använda de nya data och inversa Monte Carlo-simuleringar visar vi att effekten av en Mars-storleksplan, som har minimal bidrag från kolhaltigt kondondtliknande material och sammanfaller med den månbildande händelsen, kan vara källa till större flyktiga ämnen i BSE.