Kozmikus katasztrófa miatt népesedhetett be a Föld

A földi élet eredete az egyik legizgalmasabb kérdés, ami egyfajta tudományos Szent Grál a kutatók számára. A Science Advances tudományos szaklapban a közelmúltban publikált tanulmány szerzői arra a következtetésre jutottak, annak, hogy a Földön kialakulhatott az élet, egy hatalmas múltbeli kozmikus katasztrófa az oka. Ez az elképesztő kataklizma a Naprendszer kialakulása után majdnem megsemmisítette a fiatal Földet, de mégis e pusztító katasztrófának köszönhetjük az életet, így pedig közvetett módon magának az emberi civilizációnak a megszületését is.

Egy Mars méretű protoplanéta ütközött össze a fiatal Földdel több mint négymilliárd éve Fotó: Johan Swanepoel

Külső forrásból kellett származnia a földi élet építőkockáinak

A kutatók a tanulmányukhoz egy kémiai modellt használtak a meteoritokból, valamint a földi kőzetekből származó izotópok (elemtípusok) vizsgálatára. A tudóscsapat a mangán egyik olyan izotópjának a radioaktív bomlására összpontosított, amely már a Naprendszer korai szakaszában is létezett és több millió év alatt lassan krómmá bomlott el. Ez a bomlási idővonal tette lehetővé a kutatók számára, hogy pontosan nyomon kövessék a Föld keletkezésének első 15 millió évét. (Maga a Naprendszer nagyjából 4,5 milliárd éves.)

A születőben lévő Naprendszer művészi ábrája. Fotó: ESA

A földi élet kialakulásának és évmilliárdokig tartó fennmaradásának magyarázata igen összetett kérdés. „A Föld jelenleg az egyetlen olyan ismert bolygó, amelyen élet keletkezett és több milliárd éven át fenn is maradt. Még nem világos, hogy milyen folyamatok zajlottak le a Föld történetében, amelyek ezt lehetővé tették” – magyarázza Pascal Kruttasch, a tanulmány vezető szerzője. 

Ám visszatekintve a korai Naprendszer idejére, a tudósok fontos nyomokra bukkantak. 

A proto-Föld és a kozmikus szomszédságában kialakuló bolygók (köztük a mai Merkúr, a Vénusz és a Mars) az első hárommillió évükben gyorsan változtak a por és a gáz párolgása, illetve kondenzáció útján való cseréje során.

A gigantikus kataklizma, amely majdnem elpusztította a fiatal Földet mégis az élet forrása lett. Fotó: NASA/Wikimedia Commons

A „cserefolyamat” a kozmikus időskálán mérve azonban csak nagyon rövid ideig tartott, és gyakorlatilag hárommillió év elteltével megszűnt, miután az első sziklaplanéták és a gázbolygók a Naprendszerünkben található szabad anyag legnagyobb részét felvették. Ennek során a Naphoz közelebb eső bolygók sokkal nagyobb arányban mentesültek az illékony elemektől, mint a távolabbiak, a Naphoz való relatív közelségükből fakadó magasabb felszíni hőmérsékletük miatt. Ebből pedig az következik, hogy a Föld illékony vegyületeinek más külső forrásból kellett származniuk.

Nemcsak az élethez nélkülözhetetlen illékony anyagokat, hanem rengeteg vizet is hozott

A legkézenfekvőbb magyarázat, hogy az élet építőköveit biztosító forrás a Theia volt, ami közvetlenül a Naprendszer kialakulása után, nagyjából 4,4 milliárd éve ütközött össze a Földdel. A becslések szerint a Mars jelenlegi méretéhez hasonló protobolygó egy kondrit, vagyis szénben és szerves vegyületekben gazdag sziklás égitest lehetett. Ilyen összetételű égitestek csak a Naptól nagyobb távolságra képződhettek, ezért is valószínűsítik azt a kutatók, hogy a Thea eredendően a fiatal Naprendszer távolabbi vidékeiről származhatott. 

A Földbe csapódó Theia művészi ábrája. Fotó: New Scientist

Ezek az eredmények azt sugallják, hogy a Földhöz hasonló exobolygókon nehéz lehet elképzelni az életet,

mivel a biológiai létformák kialakulásához szükséges legtöbb illékony anyag a Naprendszer egy másik távoli régiójában keletkezhetett. „Ez [a tanulmány] világossá teszi, hogy az életbarát környezet a világegyetemben egyáltalán nem magától értetődő” – mondja Klaus Mezger, a tanulmány társszerzője és a Berni Egyetem geokémia professzora-emeritusa. A kutatók a tanulmányukat a Science Advances szakfolyóiratban tették közzé. De nem ez az egyetlen olyan friss kutatás, ami a Theia földi életre gyakorolt hatását vizsgálja.

Prekambriumi tájkép. A földi élet egy kozmikus katasztrófa szikrájának a következménye. Fotó: imgkid.com

Egy jelenleg hivatalosan még nem publikált, de az Icarus szakfolyóiratban ez év november 15-én megjelenő és már most is hozzáférhető kutatás szerint a Theia nemcsak illékony anyagokat, hanem rengeteg vizet is szállított bolygónkra, és ennek az ősi víznek egy része még mindig fellelhető a földköpenyben. Az úgynevezett köpenyvíz komoly rejtély a geológusok számára, mivel „a víz kevésbé sűrű, mint a Föld köpenyében jellemzően előforduló anyagok, ráadásul ez a víz a feltételezések szerint a köpenyből a kéregbe és onnan az óceánokba került” – mondja Pedro Machado, az Icarus szakfolyóiratban megjelenő tanulmány társszerzője, a portugál Asztrofizikai és Űrtudományi Intézet asztrofizikusa. 

A Föld belső szerkezete a kéregből a köpenyből, a külső és a belső földmagból áll.  Fotó: Grunge/Shutterstock

A szimuláción alapuló tanulmány megállapítása szerint a földköpenyben lévő víz legnagyobb része a Theiától származik.

Az új tanulmány szerint:

• a fiatal Föld nem rendelkezett az élet kialakulásához szükséges illékony anyagokkal,
• amik külső kozmikus forrásból származtak,
• és amelyek a szénben, illetve szerves anyagokban gazdag Theia kőzetbolygó és a Föld összeütközése miatt jutottak el a bolygónkra, lehetővé téve a földi létformák kialakulását.