Nova studija znanstvenika koje podupire NASA mijenja mogući odgovor na pitanje odakle je mlada Zemlja dobila dio elemenata važnih za nastanak života. Umjesto da su fosfor i dušik u velikoj mjeri stigli iz dalekih dijelova Sunčevog sustava, novi rad upućuje na to da je njihovo podrijetlo moglo biti bliže Zemlji, a važnu ulogu u toj raspodjeli mogao je imati Jupiter.
Meteoriti čuvaju kemijski zapis mladog Sunčevog sustava
Sunčev sustav nastao je prije više od 4,5 milijardi godina iz plina i prašine koji su okruživali mlado Sunce. Iz tog su se materijala postupno oblikovali planeti, mjeseci i manja tijela, a u njemu su se nalazili i elementi važni za nastanak nastanjivog svijeta.
Za život kakav poznajemo posebno su važni dušik i fosfor. Mlada Zemlja morala je dobiti zalihu tih elemenata prije nego što su se mogli razviti prvi živi sustavi.
U najranijoj fazi Sunčevog sustava prašina i plin spajali su se u planetezimale, mala tijela koja su kružila oko mladog Sunca. Sustav je tada bio dinamičan i nestabilan. Planetezimali su se sudarali, raspadali i ostavljali krhotine koje su kasnije završile u planetima i mjesecima.
Dio tog materijala danas se nalazi u asteroidima. Kada komadi tih tijela stignu do Zemljine površine i budu pronađeni, nazivamo ih meteoritima. Upravo zato meteoriti čuvaju kemijski zapis iz vremena prije nego što je Zemlja poprimila današnji oblik.
U novoj studiji istraživači su se usredotočili na dvije skupine meteorita: željezne meteorite i hondrite. Željezni meteoriti su gusta metalna tijela, uglavnom građena od slitine željeza i nikla. Hondriti su kameni meteoriti i čine većinu meteorita pronađenih na Zemlji.
Te dvije skupine potječu od planetezimala koji nisu nastali u isto vrijeme. Najstarija generacija planetezimala povezuje se sa željeznim meteoritima. Hondriti potječu od druge generacije, koja se oblikovala dva do tri milijuna godina kasnije.
Nova slika podrijetla fosfora i dušika
Znanstvenici već dugo raspravljaju o tome odakle su na Zemlju stigli elementi važni za život. Jedno objašnjenje kaže da su znatan dio tog materijala donijeli hondriti iz vanjskog Sunčevog sustava, koji su se prema unutrašnjim dijelovima sustava kretali kasno tijekom nastanka Zemlje.
Nova studija nudi drukčiju mogućnost.
Istraživački tim rekonstruirao je raspored omjera fosfora i dušika u ranom Sunčevom sustavu. To su učinili kombinacijom laboratorijskih pokusa i geokemijskog modeliranja, uspoređujući podatke iz željeznih meteorita i hondrita.
Rezultati pokazuju da se kemijska slika promijenila između prve i druge generacije planetezimala.
Kod prve generacije, povezane sa željeznim meteoritima, omjer fosfora i dušika bio je viši u vanjskom Sunčevom sustavu, a smanjivao se prema unutrašnjim područjima. Kod druge generacije, povezane s hondritima, obrazac je bio obrnut. Viši omjer fosfora i dušika pojavio se u unutrašnjem Sunčevom sustavu.
To je važan preokret jer Zemljin današnji kemijski potpis, prema modelima iz studije, bolje odgovara materijalu iz unutrašnjeg Sunčevog sustava nego velikom doprinosu dalekih hondrita.
Jupiter je mogao zaustaviti putovanje ključnih elemenata prema van
Autori studije predlažu da je tijekom nastanka prve generacije planetezimala materijal tekao prema vanjskim dijelovima mladog Sunčevog sustava. Taj je proces povećao omjer fosfora i dušika u udaljenijim područjima.
Zatim je rast Jupitera promijenio uvjete.
Kako je Jupiter postajao sve masivniji, njegov gravitacijski utjecaj ograničio je kretanje fosfora i dušika iz unutrašnjeg prema vanjskom Sunčevom sustavu. Kada se oblikovala druga generacija planetezimala, tijela u unutrašnjem dijelu sustava ostala su bogatija fosforom u odnosu na dušik nego srodna tijela dalje od Sunca.
“Za naš Sunčev sustav, prisutnost Jupitera i povijest njegova rasta doista su, čini se, odigrale ključnu ulogu u određivanju raspodjele osnovnih kemijskih sastojaka potrebnih za nastanjive svjetove”, rekao je Rajdeep Dasgupta sa Sveučilišta Rice u Houstonu, autor studije. “Otvoreno je pitanje može li se zaliha elemenata važnih za život, slična Zemljinoj, uspostaviti bez planeta nalik Jupiteru u sustavu.”
Drugim riječima, Jupiter u ovom scenariju nije samo divovski planet koji se oblikovao uz mlado Sunce. Njegov rast mogao je utjecati na to gdje su se u sustavu zadržali fosfor i dušik, a time i na kemijski materijal od kojeg je nastajala mlada Zemlja.
Zemlja možda nije trebala veliki doprinos iz dalekog Sunčevog sustava
Geokemijsko modeliranje akrecije pokazuje da se današnji omjer fosfora i dušika na Zemlji najbolje može objasniti materijalom iz unutrašnjeg Sunčevog sustava. To uključuje planetezimale povezane sa željeznim meteoritima ili one povezane s hondritima iz unutrašnjih područja.
“Studija upućuje na to da je Zemlja svoju zalihu elemenata važnih za život, fosfora i dušika, stekla uglavnom iz unutrašnjeg Sunčevog sustava, bez potrebe za velikim doprinosom hondrita iz vanjskog Sunčevog sustava”, rekao je glavni autor studije Debjeet Pathak, doktorand na Sveučilištu Rice.
Zaključak ne uklanja sva otvorena pitanja o nastanku Zemlje i njezinoj ranoj kemiji. No pokazuje da je raspored elemenata važnih za život mogao ovisiti o velikim promjenama u arhitekturi mladog Sunčevog sustava. U toj slici Jupiter je mogao pomoći da se dio ključnih sastojaka zadrži bliže području u kojem je nastajala Zemlja.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
Izvori i publikacija
Debjeet Pathak et al, Phosphorus-nitrogen systematics of first-generation planetesimals constrain life-essential element delivery to Earth
Časopis / izvor: Science Advances
