Новая работа планетологов из Университета Райса показывает, что значительная часть фосфора и азота — двух важнейших элементов для возникновения жизни — попала на Землю благодаря астероидам, сформировавшимся во внутренней части Солнечной системы. При этом огромную роль в этом процессе сыграл Юпитер.

Как Земля получила «ингредиенты жизни»

Фосфор и азот — критически важные элементы. Без азота невозможны аминокислоты, без фосфора — ДНК, РНК и молекула АТФ, главный источник энергии в клетках. Учёные давно пытаются понять, откуда эти элементы появились на молодой Земле.

Исследователи под руководством Радждипа Дасгупты провели лабораторные эксперименты и компьютерное моделирование, чтобы восстановить картину распределения этих элементов в ранней Солнечной системе.

Вывод оказался неожиданным: пропорции фосфора и азота на современной Земле лучше всего соответствуют составу планетезималей (зачатков планет), сформировавшихся во внутренней части Солнечной системы около 4,3–4,2 миллиарда лет назад — между орбитой Юпитера и Солнцем.

Роль Юпитера

Юпитер, сформировавшийся раньше Земли, сыграл ключевую роль в распределении материала. До его появления вещество в протопланетном диске в основном двигалось наружу. После появления гигантской планеты её гравитация заблокировала этот поток, удержав больше материала во внутренней части системы.

В результате второе поколение планетезималей, сформировавшихся уже при «присутствии» Юпитера, получило более высокое соотношение фосфора к азоту. Именно эти тела впоследствии бомбардировали молодую Землю, доставляя на неё важные для жизни элементы.

Значение открытия

«Для нашей Солнечной системы присутствие и история роста Юпитера действительно сыграли критическую роль в определении распределения основных химических ингредиентов, необходимых для обитаемых миров», — отметил Радждип Дасгупта.

Исследование показывает, что без такого «помощника», как Юпитер, распределение жизненно важных элементов могло быть совсем иным. Это также поднимает вопрос: насколько типична наша Солнечная система и насколько часто наличие массивной планеты-гиганта в нужном месте способствует возникновению условий для жизни.

Работа опубликована в журнале Science Advances.

Вкратце

Учёные установили, что значительная часть фосфора и азота на Земле была доставлена астероидами, сформировавшимися во внутренней части Солнечной системы. Юпитер сыграл ключевую роль, заблокировав отток материала из этой зоны и повлияв на химический состав планетезималей. Без такого гравитационного «регулятора» Земля могла получить существенно меньше ключевых элементов для жизни. Исследование помогает лучше понять, какие условия способствуют возникновению обитаемых миров в других звёздных системах.