Летучие элементы и происхождение жизни: новое исследование открывает тайны Земли

Вещества, которые конденсируются при относительно невысокой температуре (менее 1100 кельвинов), называют летучими. К ним относят шесть самых распространенных элементов в живых организмах и воде. Их появление на Земле стало условием зарождения жизни.

Фото: commons.wikimedia.org by Николай Соколов, CC BY-SA 4.0

Согласно гипотезе, летучие элементы для планет земной группы принесли метеориты класса углистых хондритов. Из недавних работ известно, что как углистые, так и неуглистые хондриты служили источником значительных запасов калия и цинка (считается умеренно летучим элементом).

Каков вклад каждого типа источника, неизвестно. Выяснить это взялись ученые во главе с Раиссой Мартин из Имперского колледжа Лондона.

В работе, вышедшей в журнале Science Advances, представлены данные о содержании изотопов цинка в метеоритах, сложенных из разных планетезималей. Это примитивные тела, образованные путем аккреции исходной материи в Солнечной системе. Из планетезималей сформировалась Земля.

Первая партия планетезималей в результате радиоактивного облучения подверглась сильному плавлению и потеряла летучие компоненты. Тела, образованные позже, не расплавлялись и потому сохранили примитивный материал. Эти различия запечатлелись в соотношениях изотопов, которые служат уникальными химическими маркерами. Это совсем небольшие аномалии, которые называют массово-независимыми (потому что их фракционирование не зависело от массы изотопов).

Данные по массово-независимым аномалиям цинка в метеоритах, сложенных веществом разных планетезималей, использовали, чтобы смоделировать первые десятки миллионов лет формирования Земли. Выяснилось, что из расплавленных планетезималей происходит лишь десять процентов цинка, хотя Земля состоит из них на 70 процентов. Весь остальной цинк взялся из примитивного материала, избежавшего плавления. Получается, что это источник большей части летучих элементов на Земле.

Для поисков жизни на других планетах Солнечной системы и за ее пределами важно уметь проследить судьбу химических элементов на протяжении миллионов и даже миллиардов лет эволюции. Теперь в руках исследователей еще один маркер, позволяющий оценить обитаемость иных миров.

Уточнения

Возникнове́ние жи́зни или абиогене́з (от греч. а — отрицательная частица, био-… и …-генез), — процесс превращения неживой природы в живую.