5 Minutės
Įsivaizduokite jauną Žemę, apibėgtą ugnies akmenų lietaus, kur kiekvienas smūgis pramuša ne tik uolienas, bet ir gyvybingumo sluoksnius. Tai, kas atrodo kaip masinis sunaikinimas, galėjo būti kuriama kita forma. Nauji Pietvakarių tyrimų instituto (Southwest Research Institute) modeliai rodo, kad asteroidų smūgiai prieš milijardus metų darė daugiau nei tik suformavo kraterius; jie galėjo suformuoti ortakius, kuriais šiltas, mineralais prisotintas vanduo galėjo tekėti po planetos paviršiumi, kurdamas didžiules hidrotermines zonas, kuriose cheminės reakcijos galėjo laisvai vykti.
SwRI instituto mokslininkė Dr. Simone Marchi sukūrė šį meninį ankstyvosios Žemės vaizdą, kuriame paviršius yra daužomas didelių smūgių, sukuriant hidrotermines sąlygas, galėjusias remti gyvenimo evoliuciją. Kiekvienas toks smūgis bombardavimo etape galėjo sukelti iki 100 kartų daugiau hidroterminės veiklos negu šiuo metu stebima Yellowstone nacionaliniame parke.
Sutrūkinėjusi pluta, tekanti šiluma ir naujas požiūris į smūgius
Dešimtmečius smūgiai buvo apibūdinami kaip išnykimo lygio įvykiai. Šiandien toks apibūdinimas yra neišsamus. SwRI komanda atliko aukštos raiškos smūgio fizikos simuliacijas, kad atsekų, kaip atskriejantys asteroidai sutrupindavo plutą ir formavo porėtas zonas, galinčias kanalizuoti vandenį giliai po žeme. Šie modeliai parodo, kur uolienos įtrūksta, kaip keičiasi pralaidumas ir kiek ilgai tokie keliai gali likti atviri esant skirtingoms temperatūros ir sudėties sąlygoms.
Pagrindinė mintis paprasta: ten, kur vanduo susitinka su šiluma, vyksta chemija. Hidroterminės sistemos koncentruoja ištirpusias jonas, kuria temperatūros ir pH gradientus ir sudaro katalitines mineralų paviršines. Tokios sąlygos gali skatinti prebiotines reakcijas, rinkti organines molekules ir palaikyti sudėtingas chemines sistemas ilgą laiką.
Žemės ankstyvo bombardavimo ir jo hidroterminio derliaus modeliavimas
Tyrėjai išbandė įvairius smūgių dydžius ir greičius, keitė plutonos savybes ir geoterminius gradientus, kad atspindėtų tikėtinas ankstyvosios Žemės situacijas. Tipinis atvejis: 10 kilometrų skersmens asteroidas, smigęs maždaug 15 km/s greičiu. Pagal simuliacijas vienas toks įvykis gali suformuoti kraterį ir po juo esančią itin pralaidžios uolienos tūrį, sušildytą smūgio ir planetos vidaus šilumos.
Pietvakarių tyrimų instituto mokslininkai modeliuoja ankstyvąją Žemės smūgių istoriją, siekdami suprasti galimas gyvenimo kilmės sąlygas. Pagal modelius 6 mylių (10 kilometrų) asteroidas, trenkęs į ankstyvąją Žemę 9 mylių per sekundę (15 km/s) greičiu, sukuria kraterį su smūgio sukurtu pralaidumu (kairėje) ir šilumos profiliais (dešinėje), kurie galėtų sukurti hidrotermines sąlygas, galinčias remti gyvenimo evoliuciją.
Komandą nustebino mastas. Atskiri smūgiai galėjo sukurti hidrotermines zonas iki 100 kartų didesnes nei šiuolaikiniai karštieji taškai kaip Yellowstone. Daugybinis bombardavimas, o ne atskiri smūgiai, tikėtina, sujungė daug šių zonų į tarpusavyje susijusią, pralaidžią viršutinę plutą. Rezultatas: planeta su šimtais, galbūt tūkstančiais vietų, kur karštas vanduo cirkuliavo per šviežias, reaktyvias uolienas.
Pralaidumas nėra dvejopas dalykas. Jis priklauso nuo įtrūkimų geometrijos, mineralinių užpildų, slėgio ir temperatūros. Modeliai rodo, kad esant tikėtiniems smūgių srautams, viršutiniai aštuoni plutonos kilometrai galėjo išlikti reikšmingai pralaidūs maždaug tarp 4,3 ir 3,5 milijardo metų prieš dabar. Šis laikotarpis sutampa su ankstyvosiomis cheminėmis ir mikrofosilijų užuominomis apie gyvybę Žemėje.
Kodėl hidroterminiai tinklai svarbūs kilmės tyrimams
Hidroterminės sistemos suteikia kelis privalumus kaip prebiotinės chemijos lopšeliai. Jos sukuria stabilias temperatūros gradientus, kurie gali koncentruoti reaktantus. Mineralų paviršiai katalizuoja reakcijas ir saugo trapias tarpines formas. Skysčių cirkuliacija nuolat atnaujina cheminių medžiagų atsargas, suteikdama pakartotines galimybes atsirasti sudėtingumui. Jei smūgiai padidino tokių aplinkų skaičių ir įvairovę, jie padidino statistines galimybes, kad gyvybei panaši chemija rastų tvirtą pagrindą.
Tai nėra teiginys, kad asteroidai sukūrė gyvybę tiesiogiai. Tai teiginys, kad smūgiai pertvarkė paviršinio sluoksnio aplinką taip, kad gyvybė tapo labiau tikėtina. Smūgio sukurta šiluma ir pralaidumas būtų sąveikavę su vulkanine veikla, atmosferos sudėtimi ir ankstyvaisiais vandenynais, kurdami cheminių aplinkų mozaiką, kurioje gamta galėtų išbandyti gyvenimo kilmės procesus.
Ekspertės įžvalga
"Kai pažvelgiate po dramatiškais kraterių vaizdais, išryškėja ramesnė istorija," sako Dr. Elena Park, planetinė geochemikė, kuri nedalyvavo tyrime. "Šie smūgiai elgiasi kaip geologiniai inžinieriai. Jie atveria venas plutoje, įterpia šilumą ir sukuria cheminį aktyvumą turinčias zonas, kurios gali išlikti šimtus tūkstančių ar net milijonus metų. Toks išlikimas yra svarbus. Chemija reikalauja laiko ir stabilių nišų, kad judėtų link sudėtingumo."
Dr. Park priduria, kad svarbu derinti smūgių modelius su geologiniais duomenimis ir laboratorine chemija. "Reikia tarpdisciplininių bandymų. Simuliuokite skysčių chemijas, kurias prognozuoja modeliai. Ieškokite mineralinių žymių senose uolienose. Taip pereiname nuo tikėtinų scenarijų prie įtikinamų įrodymų."
Platesnės pasekmės ir ateities kryptys
Šie atradimai turi pasekmių ne tik diskusijoms apie gyvenimo kilmę. Jei smūgiai sukūrė išplėtotus hidroterminius tinklus ankstyvoje Žemėje, panašūs procesai turėtų veikti ir kitose uolingose planetose, patyrusioms intensyvų bombardavimą. Marsas, ledinės palydovės ir senovinės egzoplanetos galėtų turėti ar turėjo analogiškas povandenines sistemas. Tai daro smūgių ir hidroterminio poveikio sąveiką svarbiu astrobiologijos ir misijų planavimo tikslu.
Techniniu požiūriu darbas nurodo prioritetus būsimam modeliavimui ir lauko tyrimams. Aukštesnės raiškos simuliacijos, kurios susies įtrūkimų mechaniką su ilgalaike mineraline nuosėda, patikslins pralaidumo trukmę. Žemėje tyrėjai gali ieškoti geocheminių pėdsakų, paliktų senovinės hidroterminės cirkuliacijos Hadeano ir Archeano uolienose. Planetų tyrinėjimuose instrumentai, pritaikyti aptikti mineralinius junginius, susijusius su hidroterminiu pakeitimu, gali būti lemiami.
Išvada
Anksčiau asteroidai buvo matomi tik kaip naikinėjimo jėgos, tačiau jie galėjo būti gyvybingumo architektais. Sausindami plutą ir skatindami plačią hidroterminę cirkuliaciją, senoviniai smūgiai tikėtina padidino chemiškai derlingų nišų skaičių ankstyvoje Žemėje. Nauji SwRI modeliai neišsprendžia gyvenimo kilmės mįslės, bet jie pakeičia tikimybę, atskleisdami planetą, palankią cheminėms galimybėms.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą