Ziemia jest jedyną planetą w Układzie Słonecznym z dużą ilością wody i stosunkowo dużym księżycem, który stabilizuje jej oś. Oba te fakty były niezbędne, aby na Ziemi mogło rozwinąć się życie. Planetolodzy z Uniwersytetu w Münster (Niemcy) byli w stanie po raz pierwszy wykazać, że woda pojawiła się na Ziemi wraz z powstaniem księżyca 4,4 miliarda lat temu.

Księżyc powstał, gdy w Ziemię uderzyło ciało wielkości Marsa, zwane również Theia.Do tej pory naukowcy zakładali, że Theia pochodzi z wewnętrznego układu słonecznego w pobliżu Ziemi.Jednak badacze z Münster mogą wykazać, że Theia pochodzi z zewnętrznego układu słonecznego i dostarczyła na Ziemię duże ilości wody.Wyniki zostały opublikowane w bieżącym numerze NatureAstronomia.

Od zewnątrz do wewnątrz układu słonecznego

Ziemia uformowała się w wewnętrznym "suchym" układzie słonecznym i dlatego jest nieco zaskakujące, że na Ziemi znajduje się woda.Aby zrozumieć, dlaczego tak się dzieje, musimy cofnąć się w czasie, kiedy układ słoneczny uformował się około 4,5 miliarda lat temu.Z wcześniejszych badań wiemy, że układ słoneczny był zbudowany w taki sposób, że materiały "suche" były oddzielone od materiałów "mokrych":tzw. meteoryty "węglowe", które są stosunkowo bogate w wodę, pochodzą z zewnętrznego układu słonecznego, natomiast meteoryty "niewęglowe" z wewnętrznego układu słonecznego.

Podczas gdy poprzednie badania wykazały, że materiały węglowe były prawdopodobnie odpowiedzialne za dostarczanie wody dla Ziemi, nie było wiadomo, kiedy i jak ten materiał węglowy - woda - przybył na Ziemię. "Używamy izotopów molibdenu, aby odpowiedzieć na to pytanie".

Izotopy molibdenu pozwalają nam wyraźnie odróżnić materiał węglowy od niewęglowego i jako takie stanowią "genetyczny odcisk palca" materiału zewnętrznego i wewnętrznego Układu Słonecznego - wyjaśnia dr Gerrit Budde z Instytutu Planetologii w Münster i główny autor badania.

Pomiary przez naukowców Münster pokazują, że skład izotopowy Ziemi molibdenu leży między tymi z meteorytów węglowych i nie-węglowych, wykazując, że niektóre z Ziemi molibdenu pochodzi z zewnętrznego układu słonecznego. W tym kontekście, właściwości chemiczne molibdenu odgrywają kluczową rolę, ponieważ jest to element kochający żelaza, większośćZiemski molibden znajduje się w jądrze. "Dostępny dziś w płaszczu Ziemi molibden pochodzi więc z ostatnich etapów formowania się Ziemi, podczas gdy molibden z wcześniejszych faz znajduje się w całości w jądrze" - wyjaśnia dr Christoph Burkhardt, drugi autor badań.Wyniki naukowców pokazują więc po raz pierwszy, że ten węglowy materiał zzewnętrznego układu słonecznego dotarło na Ziemię z opóźnieniem.

Ale naukowcy idą o krok dalej

Pokazują one, że większość molibdenu w płaszczu Ziemi została dostarczona przez proto-planetę Theia, której kolizja z Ziemią 4,4 mld lat temu doprowadziła do powstania Księżyca.Jednak, ponieważ wiele molibdenu w płaszczu Ziemi pochodzi z zewnętrznego układu słonecznego, oznacza to, że Theia sama również pochodzi z zewnętrznego układu słonecznego.Według naukowców, kolizjadostarczyła tyle materiału węglowego, że wystarczyłoby na całą ilość wody na Ziemi.

"Nasze podejście jest wyjątkowe, ponieważ po raz pierwszy pozwala nam powiązać pochodzenie wody na Ziemi z formowaniem się Księżyca. Mówiąc wprost, bez Księżyca prawdopodobnie nie byłoby życia na Ziemi" - mówi Thorsten Kleine, profesor planetologii na Uniwersytecie w Münster.[Phys]

Gerrit Budde et al, Molibden isotopic evidence for the late accretion of outer Solar System material to Earth, Natura Astronomia (2019).DOI: 10.1038/s41550-019-0779-y