Земля выиграла в лотерею: редкая химическая случайность сделала планету обитаемой
Жизнь на Земле могла появиться благодаря невероятно редкому стечению обстоятельств. Наша планета в момент формирования попала в узкий химический диапазон, который большинство других миров проскакивает. Новое исследование показывает, что Земля возникла в условиях предельно точного кислородного баланса. Это позволило удержать два элемента, без которых биология невозможна: фосфор и азот. Без идеальной пропорции этих веществ каменистая планета может выглядеть обитаемой снаружи, но оставаться безжизненной.
Ведущий автор исследования Крейг Уолтон из Швейцарской высшей технической школы Цюриха объясняет механизм этого процесса. Когда планета только формируется, она часто полностью или частично расплавлена. В этот момент тяжелые металлы тонут и образуют ядро, а более легкие материалы остаются у поверхности. Ключевую роль в распределении элементов играет количество кислорода. Именно от него зависит, останутся ли нужные вещества доступны для будущей жизни.
Уровень кислорода должен попасть в удивительно узкий коридор. Если кислорода слишком мало, фосфор вступает в реакцию с железом и уходит глубоко в ядро. Поверхность лишается компонента, который необходим для строительства ДНК, клеточных мембран и передачи энергии. Если же кислорода слишком много, азот легко улетучивается в космос. В обоих случаях химия, которая нужна для зарождения жизни, так и не складывается.
Исследователи использовали модели формирования планет и геохимического поведения элементов. Они выяснили, что Земля находится точно в середине этого диапазона среднего уровня кислорода. Ученые назвали его «химической зоной обитаемости». Наша планета сохранила достаточно фосфора и азота, чтобы запустить биологические процессы. Это редкий результат для каменистых миров. Модели показали и обратную ситуацию на примере Марса. Там уровень кислорода вышел за пределы благоприятной зоны. Расчеты демонстрируют, что в мантии Марса фосфора даже больше, чем на Земле, но азота недостаточно. Это создает крайне тяжелые условия для привычной нам жизни.
Все о Марсе: есть ли жизнь, сколько лететь и почему называют Красной планетой
Эти выводы меняют традиционный подход к поиску инопланетной жизни. Раньше астрономы искали планеты в зоне обитаемости, где вода может находиться в жидком состоянии. Но одной воды мало. Планета может вращаться на правильном расстоянии от звезды, но не иметь нужного внутреннего химического запаса. Условия, которые управляют этим процессом, зависят от самой звезды. Планеты формируются из того же материала, что и их светила. Поэтому химический состав звезды подсказывает, способна ли система породить пригодные для жизни миры.
Если исследователи правы, Земля представляет собой не космическую норму, а счастливое исключение. Она сорвала «химический джекпот» на раннем этапе развития. Теперь ученые смогут использовать Землю как эталон. Это поможет сузить круг поисков и сосредоточиться на экзопланетах с идеальным балансом элементов. Крейг Уолтон считает, что искать жизнь нужно в системах со звездами, которые похожи на наше Солнце. Результаты работы опубликовали 9 февраля в журнале Nature Astronomy.
Ранее другая команда ученых тоже пришла к выводу, что к появлению жизни на Земле привела случайность: столкновение с другим космическим телом.
Фото на обложке: NASA
Самое популярное
