Et hold ledet af en Rutgers-New Brunswick-videnskabsmand har afsluttet, at vand ikke ankom så tidligt under Jordens dannelse, som tidligere troede, et indsigt, der bærer direkte på spørgsmålet om, hvornår livet stammer fra planeten.
Fundet, rapporteret i tidsskriftet Geochimica et Cosmochimica Actaer vigtig, fordi de data, der er rapporteret af undersøgelsen, understøtter ideen om, at vand ankom mod de sidste faser af Jordens udvikling til en planet fra støv og gas, hvad geologer omtaler som sen akkretion.
Forskere forsøger at lære, når de bestanddele, der var nødvendige for livet, dukkede op, så de kan forstå, hvordan og hvornår livet begyndte. I henhold til den nuværende videnskabelige forståelse er mindst tre nødvendige ingredienser vigtige for at starte livet. Dette er vand, energi og en suppe af organiske kemikalier kendt som chnops – videnskabelig korthed til kulstof, brint, nitrogen, ilt, fosfor og svovl.
“Når vand blev leveret til planeten, er et stort ubesvaret spørgsmål inden for planetisk videnskab,” sagde Katherine Bermingham, lektor i Institut for Jorden og Planetary Sciences i Rutgers School of Arts and Sciences og lederforfatter af undersøgelsen. “Hvis vi kender svaret, kan vi bedre begrænse hvornår og hvordan livet udviklede sig.”
Bermingham er en kosmogeochemist, en videnskabsmand, der studerer den kemiske sammensætning af stof i solsystemet, især med fokus på oprindelsen og udviklingen af solsystemet og dets klippefyldte planeter ved at analysere jordklipper og udenjordiske materialer såsom meteorites.
Ved hjælp af termisk ioniseringsmassespektrometri og en ny analytisk metode udviklede teamet, Bermingham og kolleger studerede isotoper af elementet molybdæn. En isotop er en form for et element med det samme antal protoner, men et andet antal neutroner. Dette giver det mulighed for at dele de samme kemiske egenskaber, mens den har en anden atommasse.
“Molybdænisotopisk sammensætning af jordklipper giver os et specielt vindue til begivenheder, der forekommer omkring Jordens endelige kernedannelse, da de sidste 10% til 20% af materialet blev samlet af planeten. Denne periode menes at falde sammen med Månens dannelse, “sagde Bermingham.
De ekstraherede molybdæn fra meteoritprøver opnået fra National Museum of Natural History of Smithsonian Institution. Det videnskabelige samfund har opdelt meteoritter i to generelle grupper – den første “CC” med bestanddele af elementer, der antyder meteoritterne dannet i det ydre, formodentlig vådere, solsystem. Den anden gruppe, “NC”, har egenskaber, der indikerer dens meteoritter dannet i det indre, formodentlig tørrere solsystem. Denne undersøgelse fokuserede på prøver, der hører til NC -gruppen.
De sammenlignede molybdæn -isotopisk sammensætning af disse meteoritter med jordklipper fra Grønland, Sydafrika, Canada, USA og Japan indsamlet af feltgeologer. Molybdænen i disse klipper anses generelt for at være tilføjet til Jorden i løbet af den tid, Månen blev dannet, hvilket var, da den endelige kernedannelse fandt sted. Dette er netop, da holdet ville søge efter vandets oprindelse.
“Når vi indsamlede de forskellige prøver og målte deres isotopiske sammensætninger, sammenlignede vi meteoritternes underskrifter med klippesignaturerne for at se, om der var en lighed eller en forskel,” sagde Bermingham. “Og derfra trak vi konklusioner.”
Analyserne viste, at jordens klipper, de studerede, var mere lig med meteoritter, der blev hentet fra det indre solsystem Meteorites (NC) snarere end meteoritter, der er hentet fra det ydre solsystem (CC).
“Vi er nødt til at finde ud af, hvor i vores solsystem Jordens byggesten – støvet og gassen – kom og omkring, da det skete,” sagde Bermingham. “Det er de oplysninger, der er nødvendige for at forstå, hvornår scenen var indstillet til, at livet skulle begynde.”
Da den kemiske sammensætning af jordens klipper, de studerede, matcher den for det formodede indre solsystem (NC) meteoritter, konkluderede forskerne, at Jorden ikke havde modtaget så meget vand fra den måneformende begivenhed som tidligere antaget. Fundet er betydelig, sagde Bermingham, fordi en populær teori om vandlevering er, at der blev tilføjet en betydelig mængde af jordens vand, da månen blev dannet.
Denne forskning viste imidlertid, at en betydelig mængde vand sandsynligvis ikke kom i denne vækstperiode. I stedet understøtter dataene fortolkningen af, at vand blev leveret til Jorden i mindre portioner, efter at månen blev dannet, langt senere under Jordens dannelse.
“Vores resultater antyder, at den måneformende begivenhed ikke var en stor leverandør af vand, i modsætning til hvad der tidligere er blevet tænkt,” sagde Bermingham. “Disse fund tillader imidlertid at blive tilsat en lille mængde vand efter den endelige kernedannelse under det, der kaldes sen akkretion.”
Andre Rutgers -forfattere af undersøgelsen inkluderer Linda Godfrey, en assisterende forskningsprofessor, og laboratorieforsker Hope Torebene, både af Institut for Jorden og Planetary Sciences.