Содержание углерода в мантии Земли указывает на планетное столкновение

Исследователи из Университета Райса, США, считают, что почти весь углерод на Земле, являющийся основой жизненных форм, мог попасть на нашу планету в результате произошедшего примерно 4,4 миллиарда лет назад столкновения между Землей и протопланетой, схожей с Меркурием.

Известно, что биологические молекулы основаны на углеродных цепочках, то есть углерод является основой всех жизненных форм на Земле, однако наличие значительных количеств самого химического элемента углерода на нашей планете представляется отнюдь не самым логичным фактом в истории космической эволюции Земли. Как же смогла на Земле появиться базирующаяся на углероде жизнь, если принять во внимание, что почти весь углерод на нашей планете должен был либо испариться в космос на ранних этапах эволюции Земли, либо раствориться в ядре нашей планеты, задаются вопросом исследователи в новой работе?

Читайте также: Ученые нашли кардинально новый подход к реализации технологий квантовых вычислений

Углерод довольно хорошо растворяется в железе, ярким примером чего служит доменный процесс в черной металлургии, в результате которого на первом этапе образуется довольно концентрированный раствор углерода в железе – чугун. Это утверждение остается верным и для условий, поддерживающихся в недрах Земли, где углерод мантии планеты, контактируя на границе раздела слоев с жидким железным ядром планеты, имеет возможность растворяться в железе. С другой стороны, находившийся на поверхности ранней Земли углерод должен был испариться в космос на ранних этапах эволюции планеты, когда её поверхность представляла собой бурлящую магму, то есть постоянно обновлялась.

В своем исследовании ученые во главе с Юаном Ли из Университета Райса для решения проблемы «лишнего» углерода на Земле исследовали растворимость углерода в железе при высоких давлениях и температурах в присутствии кремния и серы и выяснили, что присутствие этих элементов существенно снижает растворимость углерода в железе. Отсюда родилась гипотеза о том, что наблюдаемые количества углерода на Земле объясняются древним столкновением с нашей планетой протопланеты размером с Меркурий, ядро которой было богато кремнием, а мантия – углеродом. После столкновения произошло объединение ядер и мантий двух планет соответственно, и в конечном счете каждый из геологических слоев планеты приобрел наблюдаемый в наши дни химический состав.