Die alte Kollision, die den Mond geformt hat, hat möglicherweise auch alle Zutaten für das Leben mit sich gebracht, so eine neue Studie.
Vor über 4,4 Milliarden Jahren schlug ein marsgroßer Körper in eine primitive Erde ein und brachte unseren Mond in eine permanente Umlaufbahn um unseren Planeten.
Eine neue Studie stellt jedoch fest, dass dieses Ereignis einen viel größeren Einfluss haben könnte als bisher angenommen. Die Kollision hätte unseren Planeten auch mit dem Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel erfüllen können, die für die Bildung des Lebens benötigt werden, berichteten Wissenschaftler heute (23. Januar) in der Zeitschrift Science Advances.
Damals war die Erde ein bisschen wie der Mars heute. Es hatte einen Kern und einen Mantel, aber sein Nichtkernanteil war sehr arm an flüchtigen Elementen wie Stickstoff, Kohlenstoff und Schwefel.
Elemente in den nicht zum Kern gehörenden Teilen unseres Planeten, die als "Bulk-Silikat-Erde" bezeichnet werden, können sich miteinander vermischen, aber sie interagieren niemals mit den Elementen des Kerns. Obwohl einige flüchtige Stoffe im Kern vorhanden waren, konnten sie nicht zu den äußeren Schichten des Planeten gelangen. Und dann passierte eine Kollision.
Eine Theorie besagt, dass spezielle Arten von Meteoriten, kohlenstoffhaltige Chondriten genannt, in die Erde eingeschlagen sind und der Silikat-Erde diese flüchtigen Elemente verliehen haben. Diese Idee beruht auf der Tatsache, dass die Verhältnisse verschiedener Versionen - oder Isotope - von Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff mit denen dieser Meteoriten übereinstimmen. Befürworter der Theorie argumentieren also, dass die Meteoriten die Quelle dieser Elemente sein müssen.
Aber es gibt nur ein Problem: Das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff ist aus.
Während die Meteoriten etwa 20 Teile Kohlenstoff zu einem Teil Stickstoff enthalten, enthält das nicht zum Kern gehörende Material der Erde etwa 40 Teile Kohlenstoff zu jedem Teil Stickstoff, so der Studienautor Damanveer Grewal, ein Doktorand im vierten Jahr. Student am Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences der Rice University in Houston, Texas.
Eine uralte Kollision
Also beschloss die Autorengruppe der Studie, eine andere Theorie zu testen: Was wäre, wenn ein anderer Planet die Leckereien bringen würde?
"Die Erde hätte mit vielen verschiedenen Arten von Planeten kollidieren können", sagte Grewal gegenüber Live Science. Könnte einer dieser Planeten der Bulk-Silikat-Erde den richtigen Anteil an Elementen gegeben haben?
Wenn diese Kollision passiert wäre, wären die beiden Planetenkerne verschmolzen und die beiden Mäntel wären verschmolzen.
Also machten sie sich daran, einen möglichen Planeten zu schaffen, der mit unserem eigenen kollidieren könnte.
Im Labor haben Grewal und sein Team in einer speziellen Art von Ofen die Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen geschaffen, unter denen sich der Kern eines Planeten bilden könnte. In Graphitkapseln (eine Form von Kohlenstoff) kombinierten sie Metallpulver (das den Kern darstellt und Elemente wie an Stickstoff gebundenes Eisen enthält) mit unterschiedlichen Anteilen an Silikatpulver (eine Mischung aus Silizium und Sauerstoff, die den hypothetischen Planeten nachahmen sollen) Mantel).
Durch Variation der Temperatur, des Drucks und der Schwefelanteile in ihren Experimenten erstellte das Team Szenarien, wie sich diese Elemente zwischen dem Kern und dem Rest des hypothetischen Planeten hätten teilen können.
Sie fanden heraus, dass Kohlenstoff in Gegenwart hoher Konzentrationen von Stickstoff und Schwefel viel weniger bereit ist, sich an Eisen zu binden, während Stickstoff sich an Eisen bindet, selbst wenn viel Schwefel vorhanden ist. Damit Stickstoff aus dem Kern ausgeschlossen und in anderen Teilen des Planeten vorhanden sein kann, sollte er sehr hohe Schwefelkonzentrationen enthalten, sagte Grewal.
Diese Möglichkeiten wurden dann in eine Simulation eingespeist, zusammen mit Informationen über das Verhalten verschiedener flüchtiger Elemente und die heutigen Mengen an Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel in den äußeren Schichten der Erde.
Nachdem sie über 1 Milliarde Simulationen durchgeführt hatten, stellten sie fest, dass das Szenario, das am sinnvollsten war - das Szenario, das den wahrscheinlichsten Zeitpunkt hatte und zu einem korrekten Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff führen konnte -, eine Kollision und Verschmelzung der Erde mit a darstellte Marsgroßer Planet, der etwa 25 bis 30 Prozent Schwefel in seinem Kern enthielt.
Diese Theorie "ist sehr wahrscheinlich", sagte Célia Dalou, eine experimentelle Petrologin am Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques in Frankreich, die nicht Teil der Studie war. "Diese Arbeit ist ein sehr erfolgreiches Ergebnis jahrelanger Forschung verschiedener Teams."
