Более 4,4 миллиардов лет назад космическое тело размером с Марс врезалось в первобытную Землю, отправив Луну на постоянную орбиту вокруг нашей планеты.
Но новое исследование показало, что это событие могло оказать гораздо большее влияние, чем считалось ранее. Ученые сообщили, что столкновение могло также наполнить нашу планету углеродом, азотом и серой, необходимыми для формирования жизни.
Тогда Земля была немного похожа на Марс сегодня. Было ядро и мантия, но летучих элементов азота, углерода и серы было очень мало. Элементы вне ядра нашей планеты могут смешиваться друг с другом, но они никогда не взаимодействуют с элементами в ядре. Хотя в ядре существовали летучие вещества, они не могли пробиться к внешним слоям планеты. И тогда произошло столкновение.
Одна теория гласит, что особые виды метеоритов, называемые углеродистыми хондритами, врезались в Землю и передали мантии свои летучие элементы.
Группа авторов исследования решила проверить другую теорию: что, если другая планета принесла лакомства?
«Земля могла столкнуться с множеством разных видов планет», - считает Гревал. Может ли одна из этих планет передать мантии правильную пропорцию элементов? Если бы это столкновение произошло, два планетарных ядра слились бы, как и две мантии.
В специальной печи лаборатории Гревал и его команда создали высокотемпературные условия высокого давления, при которых могло образоваться ядро планеты. В капсулах из графита (форма углерода) они объединили металлический порошок (который представляет собой ядро, железо с азотом) с различными пропорциями силикатного порошка (смесь кремния и кислорода, предназначенные для имитации мантии гипотетической планеты).
Изменяя температуру, давление и пропорции серы в своих экспериментах, команда создала сценарии того, как эти элементы могли разделиться между ядром и остальной частью гипотетической планеты.
Они обнаружили, что углерод менее склонен связываться с железом в присутствии высоких концентраций азота и серы, в то время как азот связывается с железом, даже когда присутствует много серы. Таким образом, чтобы исключить азот из ядра и передать в мантию планеты, там должна была содержаться очень высокая концентрация серы, сказал Гревал.
Затем они использовали эти возможности в симуляции вместе с информацией о том, как ведут себя различные летучие элементы, а также о современных количествах углерода, азота и серы во внешних слоях Земли.
Проведя более 1 миллиарда симуляций, они обнаружили, что самый вероятный сценарий предполагал столкновение и слияние Земли с планетой размером с Марс, которая содержала от 25 до 30 процентов серы в своем ядре.
Эта теория «очень вероятна», - сказала Селия Далоу, экспериментальный петролог из Центра исследований и геохимии во Франции, которая не участвовала в исследовании. «Эта работа является успешным результатом многолетних исследований различных команд».