شهاب‌سنگ‌ها راز حیات زمین را فاش می‌کنند: آیا بدون این “یخ‌ها” نبودیم؟

بررسی ریشه‌ی عناصر فرار در کره‌ی زمین

محققان با بررسی آثار شیمیایی موجود بر روی (روی) در شهاب‌سنگ‌ها، به دنبال تعیین منشاء عناصر فرار در سیاره‌ی ما رفته‌اند. یافته‌ها نشان می‌دهند که احتمالا بدون حضور سیارک‌های “منجمد”، این ترکیبات برای شکل‌گیری حیات بر روی زمین کافی نبوده‌اند. عناصر فرار، موادی هستند که در دمای نسبتا پایین تبخیر می‌شوند. این عناصر شامل شش عنصر حیاتی برای موجودات زنده و همچنین آب هستند.

روی موجود در شهاب‌سنگ‌ها دارای ترکیب خاصی است که می‌تواند برای شناسایی منشاء عناصر فرار در زمین به کار رود. محققان از دانشگاه کمبریج و کالج امپریال لندن قبلا دریافتند که روی زمین از نقاط مختلفی در منظومه‌ی شمسی نشأت گرفته است: حدود نیمی از آن از ورای مدار مشتری و نیمی دیگر از نزدیکی‌های زمین آمده است. دکتر ریسا مارتینز از بخش علوم زمین دانشگاه کمبریج می‌گوید: «یکی از اساسی‌ترین سوالات درباره‌ی منشاء حیات این است که مواد لازم برای توسعه‌ی حیات از کجا آمده‌اند. اگر بتوانیم بفهمیم این مواد چگونه به کره‌ی زمین رسیده‌اند، شاید سرنخ‌هایی در مورد چگونگی پیدایش حیات در اینجا و همچنین مکان‌های دیگر پیدا کنیم.»

اجزای سازنده‌ی سیارات

سیاره‌نماها (پلانتی‌سمال‌ها) بلوک‌های ساختاری اصلی سیارات سنگی مانند زمین هستند. این اجسام کوچک از طریق فرآیندی به نام انبوهش (افزایش جرم) شکل می‌گیرند، جایی که ذرات اطراف یک ستاره‌ی جوان شروع به پیوستن به یکدیگر کرده و اجسام بزرگ‌تری را ایجاد می‌کنند. اما همه‌ی سیاره‌نماها یکسان نیستند. اولین سیاره‌نماهایی که در منظومه‌ی شمسی به وجود آمدند، در معرض سطوح بالای تابش رادیواکتیو قرار داشتند، که باعث ذوب شدن آن‌ها و از دست‌رفتن عناصر فرارشان شد. اما برخی از سیاره‌نماها بعد از این‌که این منابع تابش رادیواکتیو تا حد زیادی از بین رفتند، شکل گرفتند، که به آن‌ها کمک کرد تا از فرآیند ذوب‌شدن جان سالم به در ببرند و عناصر فرار بیشتری را حفظ کنند.

مطالعه‌ی جدید در مورد منبع روی زمین

در مطالعه‌ای که در مجله‌ی Science Advances منتشر شده، مارتینز و همکارانش انواع مختلف روی که از سیارک‌های اولیه به زمین رسیده‌اند را بررسی کردند. محققان با اندازه‌گیری روی در مجموعه‌ی بزرگی از شهاب‌سنگ‌ها، که از سیارک‌های مختلف آمده بودند، داده‌هایی را جمع‌آوری کردند تا مدلی بسازند که نشان دهد زمین چگونه روی خود را به دست آورده است. این مدل‌سازی شامل پیگیری چرخه‌ی کامل انبوهش زمین بود که ده‌ها میلیون سال به طول انجامید.

نتایج آنها نشان می‌دهد که در حالی که این سیارک‌های «ذوب‌شده» حدود ۷۰٪ از کل جرم زمین را تأمین کرده‌اند، تنها حدود ۱۰٪ از روی زمین را فراهم کرده‌اند. طبق این مدل، بقیه روی زمین از موادی به دست آمده است که ذوب نشده و عناصر فرار خود را از دست نداده‌اند. یافته‌های آن‌ها حاکی از آن است که مواد «دست‌نخورده» یا ذوب‌نشده منبع اصلی عناصر فرار در زمین بوده‌اند.

مارتینز، نویسنده‌ی اصلی این مطالعه، می‌گوید: «ما می‌دانیم که فاصله‌ی یک سیاره از ستاره‌اش عامل تعیین‌کننده‌ای در ایجاد شرایط لازم برای حفظ آب مایع بر روی سطح آن سیاره است. اما یافته‌های ما نشان می‌دهد که تضمینی وجود ندارد که سیارات مواد مناسب را برای داشتن آب و دیگر عناصر فرار در ابتدا جذب کنند، فارغ از شرایط فیزیکی آن‌ها.»

توانایی ردیابی عناصر در طول میلیون‌ها یا حتی میلیاردها سال تکامل می‌تواند ابزاری حیاتی در جستجوی حیات در مکان‌های دیگر، مانند مریخ یا سیارات خارج از منظومه‌ی شمسی ما باشد. مارتینز افزود: «شرایط و فرآیندهای مشابهی احتمالاً در سایر منظومه‌های سیاره‌ای جوان نیز وجود دارد. نقش این مواد مختلف در فراهم آوردن عناصر فرار چیزی است که باید به هنگام جستجوی سیارات قابل سکونت در نظر بگیریم.»

این تحقیق تا حدی از سوی امپریال کالج لندن، شورای تحقیقات اروپایی و تحقیقات و نوآوری بریتانیا (UKRI) حمایت مالی شده است.