Новое исследование объясняет особый химический состав Земли

Поверхность Земли содержит большие резервы водорода в основном в форме воды, азота и углерода (в основном в карбонатных породах). H, N и C иногда называют летучими элементами, потому что многие из простых соединений, которые они образуют, являются газами при стандартной температуре и давлении. Однако распределение этих летучих веществ на Земле искажено относительно их содержания в материалах, которые, как считается, сформировала планета. Подробно о новом исследовании можно прочитать на портале Phys.org.

Эти летучие элементы являются основными компонентами атмосферы и океанов, ключевыми элементами жизни. Таким образом, понимание происхождения этого состава Земли имеет решающее значение для понимания того, как планета создала обитаемую среду.

Хондритовые метеориты — одни из первых твердых материалов, образовавшихся в ранней Солнечной системе. Принято считать, что они доставили летучие элементы Земли на основе анализа содержащихся в них изотопов. Однако содержание C, N и H в том, что ученые называют «массивной силикатной Землей» или «BSE» (которая включает атмосферу, океаны, кору и мантию), значительно отличается от их содержания в хондритах.

В дополнение к тому, что этих элементов в BSE относительно мало, существует также заметная нехватка азота. Из-за этих несоответствий происхождение основных летучих элементов Земли остается загадочным, и предыдущие исследования предполагали, что их могли доставить нехондритовые дифференцированные метеориты или астероиды.

Новое исследование показало, что модель истощения C, N и H у BSE действительно может быть связана с постоянным падением хондритовых тел, если на их летучие вещества влияет сам процесс формирования Земли. Во-первых, исследование предполагает, что, поскольку планета была по существу расплавленным каменным шаром на самых ранних стадиях своего существования, значительное количество углерода могло быть удалено в ядро ​​Земли.

Позже, когда планета остыла и затвердела, образовались океаны, C и H откладывались в виде воды и карбонатных пород. В то же время N в значительной степени оставался в атмосфере, где в результате последующих взрывных ударов метеоритов часть его была выброшена в космос.

Исследователи смоделировали эволюцию содержания летучих веществ в атмосфере, океанах, коре, мантии и ядре с самых ранних стадий формирования Земли, принимая во внимание все эти факторы, а также ограничения, связанные с формированием планеты, такие как ранняя минералогия и распределение по размерам падающих астероидов и метеоритов. Затем они сравнили окончательный запас летучих веществ в различных условиях с текущей Землей.

Исследование объясняет обилие основных летучих элементов Земли и показывает, что данный состав планеты является естественным результатом ее образования. Авторы считают, что эти результаты могут помочь предсказать, какие внесолнечные планеты могут быть действительно обитаемыми.