Meteoryt znany jako „Flensburg” spadł na powierzchnię Ziemi 12 września 2019 r. Jest to rzadki chondryt węglowy o średnicy od 3,5 do 3,7 centymetra i wadze nieco poniżej 25 gramów. Zawiera wyłącznie minerały powstające w obecności wody. Analiza meteorytu – jego ciało macierzyste powstało ok. 2,7 miliona lat po powstaniu Układu Słonecznego – odegrał główną rolę w wyjaśnieniu, w jaki sposób tak małe ciała mogły powstawać nie tylko w wysokich temperaturach w młodym Układzie Słonecznym, ale także później, w niższych temperaturach, dzięki czemu zachowała się w nich woda. Źródło: © Carsten Jonas, CC BY-SA 4.0
Badanie wykazało, że bogate w wodę planetozymale utworzone w zimnych zewnętrznych obszarach wczesnego Układu Słonecznego odegrały kluczową rolę w zaopatrywaniu Ziemi w wodę niezbędną do zamieszkania na niej.
Dane dotyczące wieku niektórych klas meteorytów umożliwiły uzyskanie nowych odkryć na temat pochodzenia małych, bogatych w wodę ciał astronomicznych we wczesnym Układzie Słonecznym. Te tak zwane planetozymale nieustannie dostarczały materiałów budowlanych dla planet – także dla Ziemi, której pierwotny materiał zawierał niewiele wody.
Ziemia otrzymała swoją wodę poprzez planetozymale, które pojawiły się w niskich temperaturach w zewnętrznym Układzie Słonecznym. Lód był tam dostępny w postaci wody w stanie stałym – w przeciwieństwie do małych ciał, które wyewoluowały wcześniej i były na to zbyt gorące, ponieważ znajdowały się bliżej słońca.
Wykazały to modele obliczeniowe przeprowadzone przez międzynarodowy zespół badawczy, przy udziale naukowców zajmujących się ziemią z Uniwersytetu w Heidelbergu, na podstawie danych dotyczących wieku, z których udało się także odczytać ewolucję termiczną ciał macierzystych.
Powstanie Układu Słonecznego i rozwój Ziemi
Planety naszego Układu Słonecznego powstały razem ze swoją gwiazdą macierzystą i Ziemia zrobiła to samo, pojawiając się około 4,5 miliarda lat temu wokół Słońca. Miało to miejsce w strefie mieszkalnej, co oznaczało, że na jej powierzchni mogła występować woda w postaci płynnej. Ziemia, podobnie jak inne planety, również wyrosła z planetozymali. Pojawiają się, gdy duże ilości cząstek pyłu gromadzą się w strefach wysokiego ciśnienia o średnicy kilku tysięcy kilometrów i zapadają się pod wpływem własnej grawitacji.
„Te małe ciała dostarczały nie tylko materiałów budowlanych planet” – wyjaśnia prof. dr Mario Trieloff, który kieruje Laboratorium Kosmochemii Klausa Tschiry w Instytucie Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Heidelbergu. Są także źródłem wody na Ziemi – dodaje naukowiec.
Ewolucja i charakterystyka wczesnych planetozymali
Okoliczności, w jakich planetozymale faktycznie powstały we wczesnym Układzie Słonecznym i czy było to możliwe również przez znaczny okres czasu, nie zostały dotychczas ostatecznie wyjaśnione. Istotnych informacji w tym zakresie dostarczają dane dotyczące wieku niektórych klas meteorytów, które na pewnym etapie oddzieliły się od małych planet.
We współpracy z kolegami z Berlina, Bayreuth i Zurychu (Szwajcaria) naukowcy z Heidelbergu ustalili na podstawie tych danych ewolucję termiczną i punkt pochodzenia ciał matek. Pokazują, że niektóre planetozymale powstały bardzo szybko, czyli w ciągu mniej niż dwóch milionów lat. W tym przypadku nagrzały się tak mocno, że stopiły się i utraciły wszystkie lotne pierwiastki, w tym wodę.
Rola planetozymali w nawodnieniu Ziemi i potencjalnym życiu pozaziemskim
Według wyników obecnego badania inne planetozymale powstały później w niższych temperaturach w zewnętrznym Układzie Słonecznym; częściowo byli w stanie oszczędzać wodę związaną w kryształach. Fakt, że te małe ciała potrafiły nieustannie formować się także na późniejszych etapach Układu Słonecznego, wynika zdaniem naukowców z różnych efektów opóźniających, przeciwdziałających mechanizmom szybkiego powstawania, np. zderzeń pomiędzy aglomeratami pyłu – materiałami budowlanymi planetozymale – co zapobiegało szybkiemu rozwojowi małych planet.
„Ziemia w trakcie swojego wzrostu akreowała takie małe, bogate w wodę planety lub ich fragmenty w postaci asteroid lub meteorytów i tylko dlatego nie stała się planetą wyschniętą na kość, wrogą życiu” – mówi dr Władimir Neumann , pierwszy autor badania, które opiera się na badaniach przeprowadzonych na Uniwersytecie w Heidelbergu, Instytucie Badań Planetarnych Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki oraz Instytucie Geodezji TU Berlin.
Ponieważ pochodzenie planetozymali w pozasłonecznych układach planetarnych opiera się na tych samych prawach fizycznych, co w naszym Układzie Słonecznym, naukowcy zakładają, że planety podobne do Ziemi mogą istnieć również w innych obszarach przestrzeni. Według prof. Trieloffa, jeśli w trakcie swojej historii ewolucyjnej otrzymały wodę z małych ciał, mogłyby spełnić warunki wstępne powstania życia.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Raporty naukowe.
Odniesienie: „Rekurencyjna formacja planetozymali w zewnętrznej części wczesnego układu słonecznego” autorstwa Wladimira Neumanna, Ning Ma, Audrey Bouvier i Mario Trieloffa, 31 czerwca 2024 r., Raporty naukowe.
DOI: 10.1038/s41598-024-63768-4
W badaniach uczestniczyli naukowcy z TU Berlin, Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki, ETH Zurich (Szwajcaria) i Uniwersytetu w Bayreuth. Fundusze na badania pochodziły od Niemieckiej Fundacji Badawczej, Fundacji Klausa Tschira i Międzynarodowego Instytutu Nauk o Kosmicznej w Bernie (Szwajcaria) i Pekinie (Chiny).
