Η Γη κυριολεκτικά...κατάπιε έναν ολόκληρο πλανήτη και (ίσως) αυτό είναι η αιτία της δημιουργίας ζωής πάνω στον πλανήτη μας
Καλλιτεχνική απεικόνιση της κοσμικής σύγκρουσης της Γης με έναν πλανήτη στο μέγεθος του πλανήτη Άρη. Εικόνα: Astronomy Nation
Πάνω από 4,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ένα σώμα με μέγεθος όσο ο πλανήτης Άρης συγκρούστηκε πάνω στην πρώιμη Γη, εκτοξεύοντας την ύλη από την οποία σχηματίστηκε το φεγγάρι μας, σε μια μόνιμη τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας.
Μια νέα θεωρία υποστηρίζει ότι η Γη μπορεί να έχει πάρει τα στοιχεία που χρειάζονται για να διαμορφωθεί ζωή όπως την ξέρουμε, από μια τεράστια σύγκρουση με έναν πλανήτη μεγέθους του Άρη.
Η εικόνα είναι προσφορά του πανεπιστήμιου RiceΌμως, μια νέα μελέτη διαπιστώνει ότι το γεγονός αυτό θα μπορούσε να είχε πολύ μεγαλύτερο αντίκτυπο από ότι είχε προηγουμένως θεωρηθεί. Η σύγκρουση θα μπορούσε επίσης να έχει εμποτίσει τον πλανήτη μας με άνθρακα, άζωτο και θείο, συστατικά τα οποία είναι απαραίτητα για να διαμορφώσουν ζωή, ανέφεραν επιστήμονες στις 23 Ιανουαρίου στο περιοδικό Science Advances.
Την περίοδο αυτή, η Γη έμοιαζε λίγο σαν τον σημερινό πλανήτη Άρη. Είχε έναν πυρήνα και ένα μανδύα, αλλά το περιφερειακό τμήμα του πυρήνα ήταν πολύ φτωχό σε πτητικές οργανικές ενώσεις και στοιχεία (volatile elements) όπως το άζωτο, ο άνθρακας και το θείο.
Στοιχεία στα πέριξ του πυρήνα κομμάτια του πλανήτη μας, τα οποία ονομάζονται "bulk silicate Earth" *, μπορούν να αλληλοσυνδέονται μεταξύ τους, αλλά ποτέ δεν αλληλεπιδρούν με τα στοιχεία του πυρήνα. Αν και υπήρχαν κάποιες πτητικές ενώσεις (volatiles) μέσα στον πυρήνα, δεν μπορούσαν να φτάσουν στα εξωτερικά στρώματα του πλανήτη. Και στη συνέχεια, συνέβη μια σύγκρουση.
Μια θεωρία υποστηρίζει ότι ειδικά είδη μετεωριτών, και οι οποίοι ονομάζονται ανθρακούχοι χονδρίτες, χτύπησαν τη Γη και έδωσαν στον Όγκο των Πυριτικών Αλάτων της Γης (Bulk Silicate Earth ή BSE) αυτές τις πτητικές ενώσεις . Αυτή η ιδέα βασίζεται στο γεγονός ότι οι αναλογίες διαφορετικών τύπων - ή ισοτόπων - αζώτου, άνθρακα και υδρογόνου φαίνεται να ταιριάζουν με εκείνες που βρέθηκαν στους μετεωρίτες αυτούς . Έτσι, οι υποστηρικτές της θεωρίας υποστηρίζουν ότι οι μετεωρίτες πρέπει να είναι η πηγή αυτών των στοιχείων.
Αλλά υπάρχει μόνο ένα πρόβλημα: η αναλογία του άνθρακα με το άζωτο.
Ενώ οι μετεωρίτες έχουν περίπου 20 μέρη άνθρακα σε ένα μέρος αζώτου, το υλικό γύρω από τον πυρήνα της Γης έχει περίπου 40 μέρη άνθρακα σε κάθε μέρος αζώτου, σύμφωνα με τον συγγραφέα της μελέτης Damanveer Grewal, κάτοχο διδακτορικού (Ph.D), φοιτητής στο Τμήμα Γης, Περιβαλλοντικών και Πλανητικών Επιστημών (Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences) στο Πανεπιστήμιο Rice του Χιούστον, στο Τέξας των ΗΠΑ.
Μια αρχαία σύγκρουση
Έτσι, η ομάδα συγγραφέων της μελέτης αποφάσισε να δοκιμάσει μια άλλη θεωρία: Τι γίνεται αν ένας άλλος πλανήτης έφερε όλα αυτά τα ...καλούδια;
"Η Γη θα μπορούσε να συγκρουστεί με πολλά διαφορετικά είδη πλανητών", ανέφερε ο Grewal στην ιστοσελίδα Live Science. Θα μπορούσε ένας από αυτούς τους πλανήτες να δώσει στα πέριξ του πυρήνα κομμάτια του πλανήτη μας, (bulk silicate Earth) το σωστό ποσοστό στοιχείων;
Αν συνέβη μια τέτοια σύγκρουση, τότε και οι δύο πλανητικοί πυρήνες θα είχαν συγχωνευθεί, αλλά και οι δύο μανδύες θα είχαν συγχωνευθεί.
Έτσι λοιπόν αποφάσισαν εργαστηριακά, να δημιουργήσουν έναν πιθανό πλανήτη ο οποίος θα μπορούσε να συγκρουστεί με τον δικό μας.
Στο εργαστήριο, σε ένα ειδικό είδος φούρνου, ο Grewal και η ομάδα του δημιούργησαν συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης κάτω από τις οποίες μπορεί να σχηματιστεί ο πυρήνας ενός πλανήτη. Σε κάψουλες γραφίτη (μια μορφή άνθρακα), συνδύασαν μεταλλική σκόνη (η οποία αντιπροσωπεύει τον πυρήνα και περιλαμβάνει στοιχεία όπως ο σίδηρος ο οποίος δεσμεύεται με το άζωτο) με διαφορετικές αναλογίες πυριτικής σκόνης (ένα μείγμα πυριτίου και οξυγόνου, τα οποία μιμούνται τον μανδύα του υποθετικού πλανήτη).
Μια γραφική απεικόνιση του σχηματισμού ενός πλανήτη με μέγεθος όσο ο πλανήτης Άρης (αριστερά) και της διαφοροποίησής του σε ένα σώμα με μεταλλικό πυρήνα και μιας επικαλυπτόμενης δεξαμενής πυριτικού άλατος. Ο πλούσιος σε θείο πυρήνας αποβάλλει τον άνθρακα, παράγοντας πυριτικό άλας με υψηλό λόγο άνθρακα προς άζωτο. Η σύγκρουση η οποία σχηματίζει το φεγγάρι ενός τέτοιου πλανήτη με την αναπτυσσόμενη Γη (δεξιά) μπορεί να εξηγήσει την αφθονία της Γης, τόσο του νερού όσο και των βασικών στοιχείων της ζωής όπως ο άνθρακας, το άζωτο και το θείο, καθώς και τη γεωχημική ομοιότητα μεταξύ της Γης και της Σελήνης. (Η εικόνα προσφέρθηκε από τον Rajdeep Dasgupta). Πηγή εικόνας: news.rice.edu
Μεταβάλλοντας τη θερμοκρασία, την πίεση και τις αναλογίες θείου στα πειράματά τους, η ομάδα δημιούργησε σενάρια για το πώς αυτά τα στοιχεία θα μπορούσαν να διαχωριστούν μεταξύ του πυρήνα και του υπόλοιπου υποθετικού πλανήτη.
Διαπίστωσαν ότι ο άνθρακας είναι πολύ λιγότερο...πρόθυμος να συνδεθεί με το σίδηρο παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων αζώτου και θείου, ενώ το άζωτο ενώνεται με το σίδηρο ακόμη και όταν υπάρχει πολύ θείο. Έτσι, με το άζωτο να αποκλείεται από τον πυρήνα και να υπάρχει σε άλλα μέρη του πλανήτη, θα πρέπει να περιέχει πολύ υψηλές συγκεντρώσεις θείου, δήλωσε ο Grewal.
Στη συνέχεια εισήγαγαν αυτές τις δυνατότητες σε μια προσομοίωση υπολογιστή, μαζί με πληροφορίες για το πώς συμπεριφέρονται διαφορετικές πτητικές ενώσεις (ή πτητικά στοιχεία) και τις σημερινές ποσότητες άνθρακα, αζώτου και θείου στα εξωτερικά στρώματα της Γης.
Αφού έγιναν πάνω από 1 δισεκατομμύριο προσομοιώσεις, ανακάλυψαν το σενάριο εκείνο το οποίο έκανε περισσότερη αίσθηση - εκείνο που είχε το πιο πιθανό χρονικό διάστημα και μπορούσε να οδηγήσει σε μια σωστή αναλογία άνθρακα προς άζωτο - και ήταν αυτό που δημιούργησε τη σύγκρουση και τη συγχώνευση της Γης με έναν πλανήτη με μέγεθος όσο ο πλανήτης Άρη, και ο οποίος περιείχε περίπου 25 έως 30% θείο στον πυρήνα του.
Αυτή η θεωρία "είναι πολύ πιθανή", δήλωσε ο Célia Dalou, πειραματικός Πετρολόγος στο Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques στη Γαλλία, ο οποίος δεν ήταν μέλος της μελέτης αυτής. "Η εργασία αυτή είναι ένα πολύ επιτυχημένο αποτέλεσμα έρευνας ετών από πολλές διαφορετικές ομάδες".
Μια μελέτη του Gelu Costin, του Chenguang Sun, του Damanveer Grewal, του Rajdeep Dasgupta και του Kyusei Tsuno, έδειξε ότι η Γη κατά πάσα πιθανότητα έλαβε το μεγαλύτερο μέρος άνθρακα, αζώτου και άλλων ουσιωδών στοιχείων της ζωής από την πλανητική σύγκρουση εκείνη η οποία δημιούργησε τη Σελήνη περισσότερο από 4,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Τα ευρήματα εμφανίζονται στο περιοδικό Science Advances. (Φωτογραφία από τον Jeff Fitlow /Πανεπιστήμιο Rice).Πηγή εικόνας: news.rice.edu
……………….*………………..
Επεξηγήσεις:*Ως Όγκος Πυριτικών Αλάτων της Γης (Bulk Silicate Earth ή BSE) λογίζεται η αρχική χημική σύσταση του πυριτικού τμήματος της Γης μετά την προσαύξηση και τον διαχωρισμό του πυρήνα, αλλά πριν από τη διαφοροποίηση του πρώτου φλοιού. Για το λόγο αυτό, ο ΟΠΑτΓ είναι συγκρίσιμος με τη σύνθεση του «πρωτόγονου μανδύα» της Γης. Υπάρχουν διάφορα μοντέλα για την αξιολόγηση της αρχικής σύνθεσης του ΟΠΑτΓ. Το κλασικό μοντέλο είναι η εξαγωγή του από τη χημική σύνθεση των πιο πρωτόγονων, αδιαφοροποίητων μετεωριτών, δηλ. η κατηγορία CI η οποία είναι ανθρακώδεις χονδρίτες. Χρησιμοποιώντας αυτό το μοντέλο, τα ανθεκτικά λιθοφιλικά στοιχεία (δηλ. Αυτά που δεν εισήχθησαν στον πυρήνα αλλά παρέμειναν στο πυριτικό μανδύα) δίδονται σχετικές αφθονίες καθώς αυτές παρατηρούνται σε χονδρίτες. Άλλα μοντέλα δείχνουν διαφορές στις αναλογίες των 142Nd / 144Nd και 3He / 4He μεταξύ πρωτόγονων συστατικών λάβας και χονδριτών, τα οποία παράγονται από το μανδύα, έτσι ώστε να παραχθεί μια κάπως διαφορετική, μη χονδριτική ( nonchondritic) σύνθεση του πρώιμου μανδύα της Γης.
Πηγή: https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-3-642-27833-4_5237-1
……………….*………………..
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:
Και στο blog: Αστρονομία και Επιστήμη
Πηγές:
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα
μπλε ή κόκκινα γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις
μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε
μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε μήνυμα inbox στη
Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας
εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα
αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την
σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η
ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του
αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του
άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις
ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου.
Για την ομάδα : @Aratosastronomy