Nowe badanie wykazało, że bogate w wodę planetozymale powstałe w zimnych, zewnętrznych obszarach młodego Układu Słonecznego odegrały kluczową rolę w zaopatrywaniu Ziemi w wodę niezbędną do powstania życia.
Dane dotyczące wieku niektórych klas meteorytów umożliwiły uzyskanie nowej wiedzy na temat pochodzenia małych, bogatych w wodę ciał w młodym Układzie Słonecznym. Te tak zwane planetozymale nieustannie dostarczały materiałów budowlanych dla planet, w tym dla Ziemi, której pierwotny materiał zawierał niewiele wody.
Modele obliczeniowe przeprowadzone przez międzynarodowy zespół badawczy wykazały, że Ziemia otrzymała swoją wodę dzięki planetozymalom, które uformowały się w niskich temperaturach w zewnętrznym Układzie Słonecznym, gdzie woda była dostępna w postaci lodu. Naukowcy wyznaczyli wiek badanych meteorytów i na podstawie tych danych odtworzyli ewolucję termiczną ich ciał macierzystych.
Powstanie Układu Słonecznego i rozwój Ziemi
Planety Układu Słonecznego, a w tym Ziemia, powstały razem ze swoją gwiazdą macierzystą, pojawiając się około 4,5 miliarda lat temu przy Słońcu. Ziemia uformowała się w strefie mieszkalnej, co oznaczało, że na jej powierzchni mogła występować woda w postaci płynnej. Podobnie jak inne planety, również Ziemia uformowała się z planetozymali. Te powstają, gdy duże ilości cząstek pyłu gromadzą się w strefach wysokiego ciśnienia o średnicy kilku tysięcy kilometrów i zapadają się pod wpływem własnej grawitacji.
Modele obliczeniowe pokazują, że te małe ciała dostarczały nie tylko materiałów budowlanych dla planet – były także źródłem wody na Ziemi.
Na ilustracji: Meteoryt znany jako „Flensburg”, który spadł na powierzchnię Ziemi 12 września 2019 r. Jest to rzadki chondryt węglowy o średnicy od 3,5 do 3,7 centymetra i wadze nieco poniżej 25 gramów. Zawiera wyłącznie minerały powstające w obecności wody. Badanie tego meteorytu, którego ciało macierzyste powstało ok. 2,7 miliona lat po uformowaniu się Układu Słonecznego, odegrało główną rolę w wyjaśnieniu, w jaki sposób tak małe ciała mogły powstawać nie tylko w wysokich temperaturach w młodym Układzie Słonecznym, ale także później, w niższych temperaturach, dzięki czemu zachowała się w nich woda. Źródło: © Carsten Jonas, CC BY-SA 4.0
Rola planetozymali w nawodnieniu Ziemi i potencjalnym życiu pozaziemskim
Okoliczności, w jakich planetozymale powstały w młodym Układzie Słonecznym i jak długi był czas, w którym sie formowały, nie zostały dotychczas ostatecznie dobrze wyjaśnione. Istotnych informacji w tym temacie dostarczają dane dotyczące wieku niektórych klas meteorytów, które na pewnym etapie oddzieliły się od małych planet. Naukowcy wykazali, że niektóre planetozymale powstały bardzo szybko, czyli w ciągu mniej niż dwóch milionów lat. W tym procesie ich temperatura wzrosła tak bardzo, że stopiły się i utraciły wszystkie lotne pierwiastki, w tym wodę.
Inne planetozymale, które powstały później w niższych temperaturach w zewnętrznym Układzie Słonecznym, częściowo były w stanie zachować wodę związaną w kryształach lodu. Fakt, że te małe ciała miały zdolność ciągłego formowania się także na późniejszych etapach istnienia Układu Słonecznego, wynika zdaniem naukowców z różnych efektów opóźniających, przeciwdziałających mechanizmom szybkiego powstawania, np. zderzeń pomiędzy aglomeratami pyłu – materiałami budowlanymi planetozymale – co zapobiegało szybkiemu rozwojowi małych planet.
Na ilustracji: Dyski szczątków zawierające planetozymale wykryte na archiwalnych zdjęciach młodych gwiazd HST, HD 141943 i HD 191089, przy użyciu ulepszonych procesów obrazowania. Źródło: Wikipedia.
Ziemia w trakcie swojego wzrostu akreowała materię pochodzącą z takich małych, bogatych w wodę planet w postaci ich fragmentów, czyli planetoid, lub meteorytów i tylko dlatego nie stała się planetą wyschniętą na kość, wrogą życiu.
Ponieważ pochodzenie planetozymali w pozasłonecznych układach planetarnych opiera się na tych samych prawach fizycznych, co w naszym Układzie Słonecznym, naukowcy zakładają, że planety podobne do Ziemi mogą istnieć również w innych obszarach kosmosu. Jeśli w trakcie swojej historii ewolucyjnej otrzymały one wodę z innych, małych ciał, mogą spełniać warunki wstępne powstania życia.
Więcej informacji: publikacja “Recurrent planetesimal formation in an outer part of the early solar system”, Wladimir Neumann i in., Scientific Reports (2024).
DOI: 10.1038/s41598-024-63768-4
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Planetozymale, skały i planety w dysku protoplanetarnym. Author: Merikanto. Źródło: WIkimedia Commons
