Углерод, важнейший элемент для жизни, можно отыскать на всей поверхности Земли. Но как он сюда попал – все еще загадка.
Когда 4.4 миллиарда лет назад объект размером с Меркурий врезался в молодую Землю, вероятно, именно это космическое столкновение открыло нашей планете доступ к углероду. Об этом говорит новое исследование.
Это предположение может объяснить парадокс, который так давно мучает ученых: как наша планета все еще содержит углерод на поверхности, если он уже давно должен был исчезнуть. Некоторые теории предполагают, что ранний углерод, содержащийся на поверхности, должен был пребывать в кипящем состоянии или же застрять в самом ядре планеты.
«Задача заключается в том, чтобы объяснить происхождение летучих элементов, таких как углерод, которые остаются вне ядра (в мантии планеты)», − сказали в заявлении соавтор исследования и ведущий автор Раджип Дасгупта и научный сотрудник Института геохимии китайской академии наук в Гуанчжоу Юань Ли.
Некоторые ученые ранее предполагали, что углерод мог возникнуть из метеоритов, которые иногда врезаются в Землю. Но дальнейшие исследования выявили проблемы в этой теории.
«Проблема заключается в том, что в тот отрезок времени, когда на планете было обилие этих элементов, мы не выявили никаких известных метеоритов, которые могли бы произвести необходимое количество летучих элементов в силикатной части Земли», − сказал Ли.
Ключом к разгадке послужило моделирование новой композиции ядра Земли, основанное на обновленных исследованиях Меркурия и Марса, сделанных за последние десятилетия. Исходя из данных, возникло мнение, что наше ядро может быть более сложным, чем просто скопление железа, никеля и углерода.
Как полагают, в ядре Марса содержится много серы, а в Меркурии – кремния. Исследовательская группа проводит различные эксперименты с элементами. Для этого берут породы и сдавливают их в гидравлических прессах, создавая имитацию высокого давления и температуры, ниже чем у поверхности Земли.
Их результаты показывают, что углерод может держаться подальше от ядра и в то же время оставаться в мантии Земли, если в самом ядре железо объединилось с кремнием или серой. Тогда как появился углерод? Виной могло быть то большое столкновение, случившееся миллиарды лет назад.
«Есть сценарий, который объясняет соотношение карбона к сере и к обилию углерода. Согласно ему эмбриональная планета вроде Меркурия, у которой было уже сформировано обогащенное кремнием ядро, столкнулось и поглотилось Землей», − сказал Дасгупта. – «Из-за массивности тела динамика могла сработать таким образом, что ядро инородной планеты смешалось с нашим ядром, а богатые углеродом мантии соединились с мантиями Земли».
