Tabrakan planet yang menciptakan bulan mungkin juga memungkinkan kehidupan di Bumi

Sebagian besar elemen penting Bumi, termasuk karbon dan nitrogen yang membentuk tubuh kita, mungkin berasal dari planet lain dan tiba dengan cara yang paling keras dan dramatis, menurut penelitian baru.

Studi oleh petrologi Rice University, yang diterbitkan dalam jurnal Science Advances, menunjukkan bahwa sebagian besar unsur-unsur volatil yang sangat penting bagi kehidupan diunggulkan di Bumi 4,4 miliar tahun yang lalu dalam dampak yang menciptakan bulan.

Salah satu penulis penelitian Rajdeep Dasgupta, peneliti utama pada upaya yang didanai NASA yang disebut CLEVER Planets mengatakan: "Dari studi meteorit primitif, para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa Bumi dan planet-planet berbatu lainnya di tata surya bagian dalam adalah volatil - habis.

“Tetapi waktu dan mekanisme pengiriman volatile telah diperdebatkan dengan panas. Skenario kami adalah skenario pertama yang dapat menjelaskan waktu dan pengiriman dengan cara yang konsisten dengan semua bukti geokimia. "

Sebuah teori tentang bagaimana bulan terbentuk menunjukkan bahwa ia melakukannya dari bahan yang dilemparkan dari Bumi setelah tabrakan planet. Tetapi penelitian baru menunjukkan dampak mungkin juga menabur Bumi dengan unsur-unsur yang diperlukan untuk kehidupan (National Geographic)

Planet CLEVER mengeksplorasi bagaimana elemen-elemen penting kehidupan dapat berkumpul bersama di planet-planet berbatu yang jauh untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang asal-usul elemen-elemen penting kehidupan Bumi dan implikasinya di luar tata surya kita.

Dasgupta melanjutkan: “Studi ini menunjukkan bahwa planet berbatu seperti Bumi mendapatkan lebih banyak peluang untuk memperoleh unsur-unsur penting kehidupan jika ia terbentuk dan tumbuh dari tumbukan raksasa dengan planet-planet yang memiliki sampel blok bangunan yang berbeda, mungkin dari berbagai bagian cakram protoplanet.

“Ini menghilangkan beberapa syarat batas. Ini menunjukkan bahwa volatil yang sangat penting bagi kehidupan dapat tiba di lapisan permukaan sebuah planet, bahkan jika itu dihasilkan pada benda-benda planet yang mengalami pembentukan inti dalam kondisi yang sangat berbeda. ”

Dasgupta mengatakan tidak tampak bahwa silikat curah Bumi, dengan sendirinya, dapat mencapai anggaran volatile yang sangat penting bagi kehidupan yang menghasilkan biosfer, atmosfer, dan hidrosfer kita.

"Itu berarti kita dapat memperluas pencarian kita untuk jalur yang mengarah pada unsur-unsur yang mudah menguap bergabung bersama di sebuah planet untuk mendukung kehidupan seperti yang kita tahu."

Di bawah tekanan: Mengumpulkan bukti dan membangun model

Tim mengumpulkan bukti mereka dengan melakukan eksperimen suhu tinggi dan tekanan tinggi di laboratorium geofisika yang berspesialisasi dalam mempelajari reaksi panas bumi jauh di bawah permukaan bumi.

Eksperimen tersebut memungkinkan pemimpin penulis studi utama Damanveer Grewal mengumpulkan bukti untuk menguji teori lama bahwa volatil Bumi datang dari tabrakan dengan planet embrionik yang memiliki inti kaya sulfur. Kandungan sulfur dari inti planet donor penting karena banyaknya bukti eksperimental yang membingungkan tentang karbon, nitrogen, dan sulfur yang ada di semua bagian bumi selain inti.

Skema yang menggambarkan pembentukan planet seukuran Mars (kiri) dan diferensiasinya menjadi benda dengan inti logam dan reservoir silikat di atasnya. Inti yang kaya sulfur mengeluarkan karbon, menghasilkan silikat dengan rasio karbon terhadap nitrogen yang tinggi. Tabrakan pembentuk bulan dari planet seperti itu dengan Bumi yang tumbuh (kanan) dapat menjelaskan kelimpahan air dan unsur-unsur penting kehidupan di Bumi seperti karbon, nitrogen dan belerang, serta kesamaan geokimia antara Bumi dan bulan (Rajdeep Dasgupta )

Grewal, seorang mahasiswa pascasarjana, mengatakan: "Inti tidak berinteraksi dengan seluruh Bumi, tetapi segala sesuatu di atasnya, mantel, kerak, hidrosfer dan atmosfer, semuanya terhubung. Siklus material di antara mereka. "

Pemanasan: Bersaing dengan model yang ada

Satu ide lama tentang bagaimana Bumi menerima volatilnya adalah teori "veneer akhir" yang meteorit kaya volatile, potongan sisa materi purba dari tata surya luar, tiba setelah inti Bumi terbentuk. Dan sementara tanda tangan isotop volatil Bumi cocok dengan benda-benda purba ini, yang dikenal sebagai chondrites karbon, rasio unsur karbon terhadap nitrogen tidak aktif. Bahan non-inti Bumi, yang oleh para geolog disebut sebagai silikat curah Bumi, memiliki sekitar 40 bagian karbon untuk setiap bagian nitrogen, kira-kira dua kali lipat rasio 20-1 yang terlihat pada kondroitit yang mengandung karbon.

Sebuah studi oleh para ilmuwan Universitas Rice (dari kiri) Gelu Costin, Chenguang Sun, Damanveer Grewal, Rajdeep Dasgupta dan Kyusei Tsuno menemukan bahwa Bumi kemungkinan besar menerima sebagian besar karbon, nitrogen, dan unsur-unsur penting kehidupan lainnya dari tabrakan planet yang menciptakan bulan. lebih dari 4,4 miliar tahun yang lalu. Temuan ini muncul dalam jurnal Science Advances. (Jeff Fitlow / Rice University)

Tim menguji gagasan bahwa inti planet yang kaya sulfur mungkin mengecualikan karbon atau nitrogen, atau keduanya, meninggalkan fraksi yang jauh lebih besar dari unsur-unsur tersebut dalam silikat curah dibandingkan dengan Bumi. Para peneliti membuat model yang meneliti berapa banyak karbon dan nitrogen yang membuatnya menjadi inti dalam tiga skenario: tanpa sulfur, sulfur 10%, dan sulfur 25%.

Menjelaskan hasil, Grewal mengatakan: “Nitrogen sebagian besar tidak terpengaruh. Itu tetap larut dalam paduan relatif terhadap silikat, dan hanya mulai dikeluarkan dari inti di bawah konsentrasi sulfur tertinggi. "

Karbon, sebaliknya, jauh lebih mudah larut dalam paduan dengan konsentrasi sulfur menengah, dan paduan kaya sulfur mengambil sekitar 10 kali lebih sedikit berat karbon daripada paduan bebas sulfur.

Tim kemudian menggunakan hasil ini dan rasio elemen yang diketahui di Bumi dan benda-benda non-terestrial untuk merancang simulasi komputer yang dapat menemukan skenario paling mungkin yang menghasilkan volatil Bumi. Menemukan jawabannya melibatkan memvariasikan kondisi awal, menjalankan sekitar 1 miliar skenario dan membandingkannya dengan kondisi yang diketahui di tata surya saat ini.

Grewal melanjutkan: “Apa yang kami temukan adalah bahwa semua bukti, tanda tangan isotopik, rasio karbon-nitrogen dan jumlah keseluruhan karbon, nitrogen, dan belerang di Bumi silikat curah, konsisten dengan dampak pembentukan bulan yang melibatkan bantalan yang mudah menguap , Planet seukuran Mars dengan inti kaya sulfur. "

Penelitian asli: 10.1126 / sciadv.aau3669