Столкновение как условие жизни: как Земля обрела воду и атмосферу

Земля пока остается единственной известной планетой с жидкой водой, стабильной атмосферой и жизнью. Однако её ранняя история была совершенно иной. Протопланетное облако, из которого сформировались все тела Солнечной системы, содержало летучие элементы, необходимые для жизни: водород, углерод, серу. Но во внутренней части системы, близкой к Солнцу, эти вещества не могли конденсироваться из-за высокой температуры.

Как показало новое исследование Бернского университета, химический состав Земли сформировался всего за 3 миллиона лет после рождения Солнечной системы. Это сделало раннюю Землю непригодной для жизни. Только позднее столкновение с Тейей — планетой, сформировавшейся в холодных внешних регионах, — принесло воду и летучие вещества. Подробности работы опубликованы в журнале Science Advances.

Изотопные часы раскрывают тайны формирования планет

Учёные проанализировали изотопный состав метеоритов и земных пород, используя распад марганца-53 (период полураспада 3,8 млн лет) как высокоточный хронометр. «Точность метода позволяет датировать события с погрешностью менее миллиона лет, даже для образцов возрастом в миллиарды лет», — объясняет ведущий автор работы Паскаль Крутташ.

Моделирование показало, что протоземля завершила аккрецию через 3 млн лет после образования Солнечной системы (4,568 млрд лет назад), но оставалась «сухой» каменистой планетой. Летучие элементы появились позже — их принесла Тейя, столкнувшаяся с Землёй через 100 млн лет. Это событие также привело к образованию Луны.

Космическая лотерея: почему жизнь — редкое явление

«Наши результаты подчёркивают, что обитаемость Земли — результат стечения обстоятельств, — отмечает соавтор Клаус Мецгер. — Без поздней бомбардировки ледяными телами и столкновения с Тейей наша планета осталась бы безжизненной пустыней».

Новые горизонты: что дальше?

Учёные планируют детально реконструировать столкновение с Тейей. Современные модели не полностью объясняют химический состав Земли и Луны. Пробы с Луны, которые доставит миссия Artemis, помогут проверить гипотезы. «Мы надеемся найти в лунных породах изотопные следы Тейи», — делится Крутташ.

Интерес к экзопланетам также усиливает важность этого исследования. «Понимание формирования Земли помогает оценить вероятность найти жизнь в других системах», — добавляет Мецгер. Статистика показывает: только 22% солнцеподобных звёзд имеют планеты в «зоне обитаемости», и ещё меньше — с подходящим химическим балансом.

Современные исследования экзопланет показывают, что системы с планетами земного типа часто переживают катастрофические столкновения в процессе формирования. Анализ белого карлика SDSS J1242+5226 показал следы тяжелых элементов, свидетельствующих о недавнем разрушении каменистой планеты. Это подтверждает, что «поздняя доставка» летучих веществ могла быть универсальным механизмом в Галактике. Однако для возникновения жизни критичен не только состав, но и стабильность условий — отсутствие чрезмерной вулканической активности или радиационных вспышек. Таким образом, обитаемые миры требуют уникального сочетания времени, места и космических «поставок».