Studie NASA zpochybňuje teorie o původu ingrediencí pro život

Otázka, jak vznikl život zde na Zemi, nebo jak se jednoduché organismy vyvinuly z chemických sloučenin, zůstává poněkud záhadou. Vědci sice na základě fosilních důkazů a geologických záznamů potvrdili, že život vznikl zhruba před 4 miliardami let na mořském dně (kolem hydrotermálních průduchů), ale stále není jasné, jak se ingredience pro život dostaly na Zemi. Obecně se předpokládá, že je sem přinesly komety a asteroidy z vnější Sluneční soustavy, které také přinesly na Zemi povrchovou vodu.

Tato teorie tvrdí, že planetesimály doručily tyto prvky do vnitřní Sluneční soustavy během pozdního těžkého bombardování, k němuž pravděpodobně došlo před 4,1 až 3,8 miliardami let. Nová studie podporovaná NASA však poskytuje nové informace o tom, jak prvotní Země získala prvky nezbytné pro život (life-essential elements – LEE). Jejich zjištění, publikovaná v časopise Science Advances, naznačují, že v tomto procesu pravděpodobně sehrál klíčovou roli Jupiter.

Výzkumný tým pochází z katedry věd o Zemi, životním prostředí a planetách na Rice University. Jak vědci naznačují, načasování doručení LEE na Zemi je stále předmětem diskusí, stejně jako geochemie planetesimál, kterých se to týká. Tradiční modely je připisují chondritům z vnějších oblastí Sluneční soustavy; kamenným meteoritům, které vznikly dva až čtyři miliony let po vzniku prvních pevných látek ve Sluneční soustavě. Tým však poznamenal, že toto akreční stáří je vylučuje jako nejstarší zdroj LEE.

Veškerý život na Zemi vyžaduje stejné základní prvky, známé pod zkratkou CHNOPS: uhlík (C), vodík (H), dusík (N), kyslík (O), fosfor (P) a síra (S). Tyto prvky vznikly fúzí vodíku a hélia v první generaci hvězd (Populace III), které se poté rozptýlily po celém vesmíru jako oblaka plynu a prachu, když se tyto hmotné hvězdy na konci své krátké životnosti (desítky milionů let) staly supernovami. Tyto a další těžké prvky (včetně oxidu křemičitého, železa a různých kovů) se poté spojily a vytvořily následné generace hvězd a planet.

Zhruba před 4,6 miliardami let se zformovalo Slunce ze shluku tohoto plynu a prachu (sluneční mlhoviny), přičemž v jeho středu došlo ke gravitačnímu kolapsu. Zbývající materiál vytvořil disk kolem nové hvězdy, který se pomalu shlukoval a formoval planetesimály a planety. Zbývající materiál ve formě asteroidů a komet se usadil na různých oběžných drahách, většinou v hlavním pásu asteroidů a Kuiperově pásu. Jiné se mezitím usadily na oběžných drahách planet – jako jsou blízkozemní asteroidy (Near-Earth Asteroids – NEA) nebo populace trojánů a řeků na dráze Jupitera.

V průběhu času mnoho z těchto objektů překročilo oběžnou dráhu Země, dopadlo na její povrch a bylo objeveno jako meteority. Studium těchto objektů poskytuje pohled do rané Sluneční soustavy, velmi chaotické doby, kdy se Země stále formovala. Meteority spadají do dvou kategorií, přičemž obě pocházejí z planetesimál, které se v naší soustavě vytvořily v různých dobách. Patří mezi ně husté kovové objekty (železné meteority) a kamenné chondrity, přičemž kamenné chondrity tvoří většinu meteoritů, které se na Zemi nacházejí.

Nejstarší planetesimály jsou zdrojem železných meteoritů, zatímco chondrity pocházejí z druhé generace, která vznikla o 2–3 miliony let později. Zatímco některé důkazy naznačují, že chondrity z vnější Sluneční soustavy dodaly ingredience pro život v pozdních fázích formování Země, vědci nadále diskutují o tom, který typ meteoritů dodal na Zemi zásobu nízkoenergetických kovů (LEE). Nová studie naznačuje, že se věci mohly odehrát jinak, než naznačují tradiční modely.

Tým pomocí laboratorních experimentů a geochemických modelů zrekonstruoval mapu poměrů fosforu a dusíku (P/N) v rané Sluneční soustavě. Jejich výsledky ukázaly, že během první generace planetesimál (železo) měly objekty vyšší poměr P/N ve vnější Sluneční soustavě, který se směrem do vnitřní oblasti snižoval. Tento trend se obrátil ve druhé generaci, kdy měly chondrity vyšší poměry P/N ve vnitřní Sluneční soustavě.

Tým předpokládal, že během první generace zvýšil vnější tok materiálu poměr P/N ve vnější Sluneční soustavě. To se změnilo se vznikem Jupitera, jehož gravitační vliv omezil pohyb fosforu a dusíku z vnitřní do vnější Sluneční soustavy. To znamenalo, že když se objevila druhá generace planetesimál, ty, které obíhaly ve vnitřní Sluneční soustavě, měly vyšší poměr P/N než jejich protějšky, které obíhaly dále od Slunce.

Tyto výsledky naznačují, že na rozdíl od předchozích modelů získávala Země fosfor a dusík (oba nezbytné pro život) primárně z vnitřní Sluneční soustavy, bez dalších příspěvků z vnější oblasti planetární soustavy. Jejich zjištění jsou podpořena geochemickými akrečními modely, které ukazují, že současný P/N podpis Země je nejlépe reprodukován planetesimály vnitřní Sluneční soustavy, bez ohledu na to, zda se vztahují k železným nebo chondritovým meteoritům. Jak uvedl Rajdeep Dasgupta z Rice University, hlavní autor studie, v tiskové zprávě NASA:

„V naší Sluneční soustavě se zdá, že přítomnost a historie růstu Jupitera skutečně sehrála klíčovou roli při určování distribuce základních chemických složek nezbytných pro obyvatelné světy. Zůstává otevřenou otázkou, zda lze vytvořit bilanci životně důležitých prvků podobnou té na Zemi bez planety jako Jupiter v populaci planetárních těles.“

„Studie naznačuje, že Země získala své zásoby životně důležitých prvků fosforu a dusíku primárně z vnitřní Sluneční soustavy, aniž by vyžadovala významný příspěvek chondritů z vnější Sluneční soustavy,“ dodal Debjeet Pathak z Rice University. Pokud jde o ostatní LEE, způsoby, jakými se na Zemi dostaly před miliardami let, teprve musíme zjistit a budou předmětem budoucího výzkumu.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/nasa-study-challenges-theories-on-where-the-ingredients-for-life-came-from

autor: František Martinek