По мере формирования и роста Юпитера до огромных размеров и усиления его гравитационного влияния планета ограничивала перемещение фосфора и азота из внутренних областей Солнечной системы во внешние. Это означало, что когда появилось второе поколение планетезималов, у тех, что находились во внутренних областях Солнечной системы, соотношение фосфора и азота оказалось выше, чем у их собратьев, расположенных дальше от центра.
Ученые, работающие при поддержке НАСА, предоставили новую информацию о том, как ранняя Земля могла приобрести некоторые элементы, необходимые для того, чтобы планета стала обитаемой. Они также предполагают новую роль Юпитера в распределении этих элементов по молодой Солнечной системе.
Исследование, опубликованное 3 июня 2026 года в журнале Science Advances, изучает эту историю, рассматривая соотношение фосфора и азота в железных метеоритах и в более молодых объектах, известных как хондриты. Исследование предполагает, что Земля получила свои запасы жизненно важных элементов — фосфора и азота — в основном из внутренней части Солнечной системы, без существенного вклада хондритов внешней части Солнечной системы.
Наша солнечная система сформировалась из газа и пыли, которые вращались вокруг прото-Солнца более 4,5 миллиардов лет назад. Этот газ содержал сырье, необходимое для образования планет, лун и, в конечном итоге, жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Два элемента, имеющие особое значение для жизни, — это азот и фосфор.
Иллюстрация нашей Солнечной системы. Пояс астероидов расположен между Марсом и Юпитером, разделяя нашу систему на то, что мы называем внутренним и внешним регионами. NASA/JPL-Caltech
На самых ранних этапах развития Солнечной системы газ и пыль сливались в тела, известные как планетезималы. В этой хаотичной среде, вращаясь вокруг молодого Солнца, планетезималы сталкивались, оставляя после себя обломки по всей системе. В конечном итоге многие из этих фрагментов вошли в состав планет и лун. Другие фрагменты сохранились до наших дней в виде астероидов, всё ещё вращающихся вокруг Солнца, и – если они столкнулись с Землёй и были найдены – в виде метеоритов. Эти метеориты открывают окно в раннюю Солнечную систему, во времена, когда Земли ещё не существовало. Хондриты и железные метеориты – это два разных класса таких метеоритов.
Как следует из названия, железные метеориты — это плотные металлические объекты, состоящие в основном из сплава железа и никеля. Хондриты, напротив, являются каменистыми объектами и составляют большинство метеоритов, обнаруженных на Земле.
Каждый тип метеоритов происходит из планетезималов, образовавшихся в разное время в нашей системе. Источником железных метеоритов являются самые древние планетезималы. Хондриты произошли от второго поколения планетезималов, образовавшихся на 2-3 миллиона лет позже.
Понимание того, как образовалась Земля и когда это произошло, важно для астробиологов, изучающих, как и когда наша планета стала пригодной для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Молодой Земле был необходим запас компонентов жизни, включая азот и фосфор, для образования первых живых клеток.
Вся жизнь на Земле нуждается в одних и тех же элементах: углероде, водороде, азоте, кислороде, фосфоре и сере (CHNOPS). Эти элементы пришли из космоса, образовавшись внутри звезд и распространившись в облаках газа и пыли. Затем гравитация заставила этот материал собраться вместе, образуя новые звезды и более мелкие объекты, такие как планеты. НАСА
Среди ученых ведутся споры о происхождении жизненно важных элементов на Земле. Некоторые данные указывают на то, что хондриты из внешних слоев Солнечной системы, двигаясь внутрь планеты, достигли ее на поздних этапах ее формирования. Однако новое исследование рассказывает другую историю.
Используя лабораторные эксперименты и геохимические модели, команда реконструировала карту соотношения фосфора и азота (P/N) в ранней Солнечной системе и обнаружила различия между первым (железные метеориты) и вторым (хондриты) поколениями планетезималов.
Смотрите также... |
Эксперименты и последующее геохимическое моделирование показали, что у первого поколения планетезималов соотношение P/N было выше во внешней части Солнечной системы, а затем уменьшалось по направлению к внутренней части. Во втором поколении планетезималов эта тенденция изменилась, и соотношение P/N стало выше во внутренней части Солнечной системы.
Предполагается, что во время формирования первого поколения планетезималов наблюдался поток вещества, который повысил отношение фосфора к азоту во внешней части Солнечной системы. Затем появился Юпитер.
В нашей Солнечной системе присутствие Юпитера и история его развития, по-видимому, сыграли решающую роль в определении распределения основных химических компонентов, необходимых для обитаемых миров.
По мере формирования и роста Юпитера до огромных размеров и усиления его гравитационного влияния планета ограничивала перемещение фосфора и азота из внутренних областей Солнечной системы во внешние. Это означало, что когда появилось второе поколение планетезималов, у тех, что находились во внутренних областях Солнечной системы, соотношение фосфора и азота оказалось выше, чем у их собратьев, расположенных дальше от центра.
Это художественное изображение молодой звезды, окруженной протопланетным диском. Более темные кольца в диске — это места, где формируются такие объекты, как планетезималы, расчищая путь сквозь обломки. ESO
«Для нашей Солнечной системы присутствие Юпитера и история его развития, по-видимому, действительно сыграли решающую роль в определении распределения основных химических компонентов, необходимых для обитаемых миров», — сказал Радждип Дасгупта из Университета Райса в Хьюстоне, старший автор исследования. «Остается открытым вопрос, можно ли установить баланс жизненно важных элементов, подобный земному, без планеты, подобной Юпитеру, в популяции».
Моделирование геохимической аккреции дополнительно показывает, что современная P/N-сигнатура Земли лучше всего воспроизводится планетезималами внутренней Солнечной системы, будь то связанные с железными метеоритами или с хондритами.
«Исследование предполагает, что Земля получила свои запасы жизненно важных элементов — фосфора и азота — в основном из внутренней части Солнечной системы, без существенного вклада хондритов из внешней части Солнечной системы», — сказал ведущий автор исследования Дебджит Патак, аспирант Университета Райса.
Согласно новым данным, пояс астероидов, принимавший участие в формировании жизни на Земле, неуклонно теряет массу каждый год и, возможно, не является таким уж постоянным элементом Солнечной системы.
Пояс астероидов расположен между Марсом и Юпитером и представляет собой обширное скопление камней, которое, как считается, образовало планету, так и не сформировавшуюся. Когда наша Солнечная система сформировалась 4,6 миллиарда лет назад, материал в этом регионе должен был сконденсироваться в планету, однако гравитационное влияние Юпитера помешало этому, взбаламутив область, так что столкновения стали разрушительными, а не созидательными. То, что осталось сегодня, содержит лишь около 3% массы Луны, разбросанной на миллионы километров.
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
Влияние Юпитера на этом не ограничивалось. Гравитационные резонансы — области в космосе, где периоды обращения астероидов создают регулярные взаимодействия с Юпитером, Сатурном и даже Марсом, — дестабилизируют орбиты астероидов, выбрасывая фрагменты либо во внутреннюю часть Солнечной системы, где находится Земля, либо наружу, к орбите Юпитера. Фрагменты астероидов, которые не смогли вырваться из орбиты, измельчаются в результате взаимных столкновений в метеоритную пыль. Результаты исследования были опубликованы на сайте Universe Today в сентябре 2025 года.
Приблизительное цветное изображение Цереры. NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Группа астрономов во главе с Хулио Фернандесом из Университета Республики Уругвай точно рассчитала, с какой скоростью происходит истощение материала пояса астероидов. Они обнаружили, что в настоящее время пояс астероидов теряет приблизительно 0,0088% той части пояса, которая все еще участвует в продолжающихся столкновениях. Это может показаться небольшой цифрой, но она представляет собой значительный поток материала, если рассматривать его в огромных масштабах эволюции Солнечной системы.
Этот результат особенно интересен тем, как потерянная масса распределяется между различными объектами. Около 20% уходит в виде астероидов и метеороидов, которые время от времени пересекают орбиту Земли и порой эффектно входят в нашу атмосферу в виде метеоров. Оставшиеся 80% измельчаются в результате взаимных столкновений в метеоритную пыль, которая питает слабое свечение зодиакальной пыли, видимое на ночном небе после захода солнца или перед восходом. Более известные астероиды, такие как Церера, Веста и Паллада, были исключены из исследования, поскольку они просуществовали достаточно долго, чтобы больше не участвовать в продолжающемся истощении вещества.
Понимание потери массы поясом астероидов имеет важное значение и напрямую влияет на эволюцию Земли. Крупные тела, покидающие пояс, не просто исчезают в космосе, некоторые в конечном итоге попадают во внутренние районы Солнечной системы, где становятся потенциальными объектами столкновения. Исследования показывают, что если экстраполировать нынешнюю скорость потери массы назад во времени, то около 3,5 миллиардов лет назад пояс астероидов мог быть примерно на 50% массивнее, а скорость потери массы — примерно вдвое выше. Это удивительно хорошо согласуется с геологическими данными с Луны и Земли, демонстрирующими снижение интенсивности бомбардировки за последние несколько миллиардов лет.
Пояс астероидов, иллюстрация. Mode-list via Getty Images
Пояс астероидов часто считается постоянной частью нашей Солнечной системы, но это исследование показывает, что он представляет собой динамическую структуру, которая постепенно теряла материал на протяжении миллиардов лет. Слои стеклянных сферических частиц, обнаруженные в горных породах Земли, свидетельствуют о более бурном прошлом, когда более массивный пояс астероидов обрушивал на нас гораздо больше кусков породы. Сегодня эта бомбардировка замедлилась, и пояс продолжает медленно разрушаться. Понимание этого процесса не только помогает нам восстановить историю столкновений, сформировавших поверхность Земли, но и предоставляет важные данные для моделирования будущих рисков, связанных с околоземными объектами.
Комментировать в ВконтактеСмотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
