Eine Kollision Mit einem Anderen Planeten Haben Können, Entkernt Erde Mit Zutaten für Leben

Künstler die Darstellung des Planeten-auf dem Planeten Kollision.Bild: NASA/JPL-Caltech

Neue Forschung schlägt vor, dass viel von dem material, das das Leben möglich auf der Erde angekommen, nach einer katastrophalen Kollision zwischen unserem Planeten Erde und eines Mars-großen Objekt vor Milliarden von Jahren—wahrscheinlich die gleiche Kollision, produziert der Mond, sagen die Wissenschaftler.

Für das Leben entstehen, die auf einem ansonsten Toten Planeten eine Reihe von chemischen verbindungen oder flüchtige Elemente, erforderlich sind, wie Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel. Konventionelles denken ist es, dass die Erde die flüchtigen Elemente kamen durch die stetige Bombardierung der alten Meteoriten. Neue Forschung veröffentlichte heute in der Wissenschaft Fortschritte schlägt eine alternative delivery-Mechanismus: eine folgenschwere Kollision zwischen der Erde und eines Mars-großen Objekt, manchmal auch als protoplaneten, etwa 4,4 Milliarden Jahren. Diese hypothetische Kollision, was passiert wäre, während unser planet war noch im entstehen, entkernt unser baby planet mit der flüchtigen Elemente, die erforderlich für das Leben, nach dem neuen Papier. Was mehr ist, führen die Autoren der neuen Studie, Damanveer S. Grewal und Rajdeep Dasgupta von der Rice University, sagen, es ist der gleiche Planeten-auf dem Planeten Kollision, bildeten den Mond.

Für viele Astronomen, Geologen und astrobiologists, die Vorstellung, dass die Erde volatile kam auf der Rückseite von primitiven Meteoriten, nie völlig befriedigend. Unsere Planeten, zusammen mit anderen felsigen Planeten im inneren Sonnensystem, ist natürlich Bar jeder flüchtige. Es passiert einfach so, dass die Isotopen-Signatur der Erde flüchtige Bestandteile entsprechen denen, die gesehen werden in kohligen chondriten der Klasse von Meteoriten, die in der Regel zitiert als die Zusteller der flüchtigen Stoffe auf der Erde. Problem ist, das flüchtige element-Verhältnisse, wie Kohlenstoff, Stickstoff und Wasser zu Kohlenstoff in der Erde Silikat, Mantel, Kruste, Ozean, Atmosphäre aus dem Gleichgewicht geraten mit dem, was beobachtet in der chondriten, die zu den so genannten “Isotopen-Krise” und Zweifel an der Meteorit-seeding-Theorie. Die neue Studie ist interessant, dass es bietet eine Lösung für dieses problem—aber statt der Berufung auf eine Vielzahl von kleinen Meteoriten Streiks, die Autoren vorgeschlagen, eine einzige, gigantische Kollision zwischen der Erde und alten Planeten.

Die Grundlage für diese Behauptung stammt von einem experiment, in dem die Forscher versucht, zu imitieren, zu den Bedingungen dieser Wirkung im Labor. Die Studie umfasste hohen Druck-und Temperatur-Experimente, zusammen mit computer-Simulationen gefüttert, die mit den gewonnenen Informationen aus diesen Experimenten. Durch diese Modellierung Arbeit, die Forscher suchten, zu bestimmen, die Größe und die Chemische Zusammensetzung, die Auswirkungen auf den Planeten, um zu sehen, wie Ihr reservoir von Silikaten haben könnte, gemischt mit der Erde, der Bereitstellung seiner verschiedenen Lebensphasen wesentliche Elemente.

Im Jahr 2016, Dasgupta co-Autor von einem ähnlichen Papier zeigt, wie die Menge, oder die Fraktionierung von Kohlenstoff und Schwefel in das Silikat unseres Planeten erklärt werden könnte durch eine gigantische Kollision mit einem anderen Planeten. Der neue Versuch ist anders, dass es untersucht das Schicksal von drei Leben-wesentliche flüchtigen Elementen—Kohlenstoff -, Stickstoff-und Schwefel—in der Folge eines katastrophalen Auswirkungen, die zwei Jungen felsige Planeten, neben der Bereitstellung eine Schätzung für die Größe des hypothetischen Impaktor.

“Kohlenstoff-und Schwefel allein leider nicht möglich ist, eine Lösung für den Ursprung der flüchtigen Stoffe auf der Erde,” Dasgupta sagte Gizmodo. Ohne Stickstoff, Erde Kohlenstoff und Schwefel haben könnte kommen aus primitiven Meteoriten als gut, erklärte er, weil der Kohlenstoff-Schwefel-Verhältnis der silikatischen Erde ist, ähnlich wie in chondriten.

“Was zeigen wir in der aktuellen Arbeit, ist, dass, wenn man bedenkt, Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel zusammen, die Lieferung über einen riesigen Einfluss oder Fusion der proto-Erde mit einem Mars-großen Planeten ist die wahrscheinlichste Lösung”, sagte er.

Zur Simulation der Bedingungen dieser angeblichen planetaren smashup, Dasgupta und seine Kollegen erhitzten und unter Druck stehenden Materialien gedacht, um existieren innerhalb der Erde während der Entwicklungsphase. Dies wurde getan, um sich zu vermehren, zumindest im Mikrokosmos, die Bedingungen auf der Erde in tiefen zwischen 40 bis 120 Kilometer (25 bis 75 Meilen). Diese Materialien, die enthaltenen Silikate und Eisen-nickel-Legierung, wurden dann gemischt mit Schwefel, Kohlenstoff und Stickstoff, die die Chemische Beitrag von der embryonalen Mars-großen Planeten. Die Forscher gezielt beobachtet das Verhalten dieser Materialien beim optimieren einer Anzahl von Variablen.

Ergebnisse zeigten, dass die Kohlenstoff-war weniger wahrscheinlich, eine Verbindung mit metallischen Eisen, das war gemischt mit Legierungen Reich an Stickstoff und Schwefel. Zur gleichen Zeit, die Stickstoff blieb unberührt von Schwefel.

“Was Sie fanden, ist, dass, wenn es eine Menge von Schwefel in das system, das element Kohlenstoff verhält sich anders als Stickstoff und gehen nicht in das Metall [d.h. die simulierten Planeten Kern] als leicht, und kann ein Verhältnis dieser Elemente entspricht dem modernen-Tag der Erde-Verhältnis dieser Elemente,” James Day, professor an der Scripps Institution of Oceanography, wer war nicht beteiligt mit der neuen Studie, sagte Gizmodo.

Die Forscher zeigten auch, dass vulkanisches Glas auf dem Mond und der bulk silicate der Erde (die Sachen, die rund um die Kern -) haben ähnliche Isotopen-Signaturen, die auf einen gemeinsamen Ursprung. Die wahrscheinlichste Erklärung, die Forscher argumentieren, ist ein massiver Schlag mit einem Mars-großen Planeten, eine Kollision, die nicht nur ausgeliefert, die meisten unserer Planeten Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel, sondern produzierte auch den Mond.

“Unsere Studie Herausforderungen, die die bestehenden Modelle der flüchtige element Lieferung-Methoden”, Dasgupta sagte Gizmodo. “Außerdem löst das langjährige problem, dass das flüchtige element-Verhältnisse des oberflächennahen Schichten der Erde unterscheiden sich deutlich von den Planeten-bilden die Bausteine, die wir wissen, wie chondriten.”

Tag beschrieb die neue Studie als “gründlich” zu sagen, die Autoren sind “Experten in Experimente, um zu verstehen, planetare Prozesse,” die in seinem Geist “ist wirklich, was das Papier ist.” In der Tat, die Studie stützte sich fast ausschließlich auf experimentelle Beweise und die Modellierung, dass die Autoren verschiedene Annahmen. Als Tag erklärt, beispielsweise die Materialien, welche die Erde kann nicht absolut identisch mit denen in der Studie.

Nach dem neuen Papier, der “proto-Earth-Silikat-shell—bevor es kollidiert mit dem Mond bilden prüfkörpers, zumindest in diesem Szenario—ist arm an Kohlenstoff, Schwefel und Stickstoff,” sagte Tag. In Wirklichkeit sind jedoch die “fülle dieser Elemente im Erdmantel, bevor der Mond-Bildung auswirken, ist unbekannt”, sagte er. Auch das Szenario postulierte durch die Forscher “erscheint anzunehmen, dass der Schwefel-reichen metallischen Kern des Planeten-Embryos fällt in den Erdkern, ohne je die Interaktion mit der Silikat-shell”, sagte er, fügte hinzu, dass “viele Simulationen legen nahe, dass dies nicht notwendigerweise der Fall, und so kann dies sehr stark vereinfacht.”

Für den Vergleich der Stickstoff und Wasserstoff innerhalb lunar vulkanischen Glases auf die Zusammensetzung der Erde, und dann zu fordern, einen gemeinsamen Ursprung, der Tag war ebenfalls nicht überzeugt.

“In sich, die pyroklastischen Brille vom Mond zu kompliziert sind, vulkanischen Felsen und die Ursache der Wasserstoff-und Stickstoff-Anreicherung in diesen Proben ist immer noch umstritten,” Tages sagte Gizmodo. “Darüber hinaus bei der Verknüpfung von Mond-bildenden Wirkung mit Stickstoff, Kohlenstoff und Schwefel-Anreicherung, mehrere Studien haben argumentiert [z.B. hier und hier], dass das Erde-Mond bilden Prüfkörper wurden kleiner oder größer als ein Mars-großer Körper, ohne gegen die geochemischen Randbedingungen.”

Letztlich, Tag sagte der neue Papier ist hilfreich für das Verständnis des Verhaltens von Kohlenstoff, Schwefel und Stickstoff in relativ kleinen Planeten-embryo-Größen, und kann auch wichtig sein für das Verständnis, wie diese flüchtige Bestandteile Verhalten sich in Mars.

“Diese Art der Studie erforderlich sind, um zu verstehen, wie diese Elemente Verhalten sich, vor allem für Planeten mit der Masse der Erde”, sagte Tag. “Allerdings ist diese Studie schlägt vor, ein Mars-großer impactor, es ist wahrscheinlich nicht die ‘smoking gun’, die entweder, wie und Wann die flüchtigen Stoffe wurden geliefert, auf die Erde, oder von der Größe des prüfkörpers bilden das Erde-Mond-system.”

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Wenn Sie gefragt werden, um zu skizzieren das Papier Schwächen, Dasgupta räumte ein, dass die Arbeit sei “ganz auf das geochemische Verhalten der Elemente”, die nicht umfassen keine “Dynamik oder die physikalischen Prozesse in planetaren Akkretion und das Wachstum.” Blick in die Zukunft, Dasgupta und seine Kollegen würden gerne genau das tun, integrieren Ihre neue geochemische Modell mit physikalischen Modellen.

In anderen Worten, es ist noch nicht vorbei.

[Wissenschaft Fortschritte]

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