Một nghiên cứu mới cho thấy sự va chạm cổ xưa hình thành nên mặt trăng cũng có thể mang theo tất cả các thành phần cần thiết cho sự sống.
Hơn 4,4 tỷ năm trước, một cơ thể có kích thước sao Hỏa đã đâm vào Trái đất nguyên thủy, phóng mặt trăng của chúng ta vào quỹ đạo vĩnh viễn quanh hành tinh của chúng ta.
Nhưng một nghiên cứu mới phát hiện ra rằng sự kiện này có thể có tác động lớn hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây. Vụ va chạm cũng có thể đã thấm nhuần hành tinh của chúng ta với carbon, nitơ và lưu huỳnh cần thiết cho sự sống hình thành, các nhà khoa học báo cáo hôm nay (23/1) trên tạp chí Science Advances.
Hồi đó, Trái đất hơi giống sao Hỏa ngày nay. Nó có lõi và có lớp phủ, nhưng phần noncore của nó rất kém trong các nguyên tố dễ bay hơi như nitơ, carbon và lưu huỳnh.
Các yếu tố trong các phần không thuộc hành tinh của chúng ta, được gọi là "Trái đất silicat số lượng lớn", có thể xen kẽ với nhau, nhưng chúng không bao giờ tương tác với các yếu tố của lõi. Mặc dù một số chất bay hơi tồn tại trong lõi, chúng không thể di chuyển đến các lớp bên ngoài của hành tinh. Và rồi một vụ va chạm đã xảy ra.
Một giả thuyết cho rằng các loại thiên thạch đặc biệt, được gọi là chondit carbonat, đã đâm sầm vào Trái đất và tạo cho Trái đất silicat số lượng lớn các nguyên tố dễ bay hơi này. Ý tưởng này dựa trên thực tế là các tỷ lệ của các phiên bản khác nhau - hoặc đồng vị - của nitơ, carbon và hydro dường như phù hợp với những gì được tìm thấy trên các thiên thạch này. Vì vậy, những người ủng hộ lý thuyết cho rằng, các thiên thạch phải là nguồn gốc của các yếu tố này.
Nhưng chỉ có một vấn đề: tỷ lệ carbon với nitơ bị tắt.
Trong khi các thiên thạch có khoảng 20 phần carbon đến một phần nitơ, thì vật liệu không lõi của Trái đất có khoảng 40 phần carbon cho mỗi phần nitơ, theo tác giả nghiên cứu Damanveer Grewal, tiến sĩ năm thứ tư. sinh viên Khoa Khoa học Trái đất, Môi trường và Hành tinh tại Đại học Rice ở Houston, Texas.
Một vụ va chạm cổ xưa
Vì vậy, nhóm tác giả nghiên cứu đã quyết định thử nghiệm một lý thuyết khác: Điều gì xảy ra nếu một hành tinh khác mang lại những điều tốt đẹp?
"Trái đất có thể đã va chạm với nhiều loại hành tinh khác nhau", Grewal nói với Live Science. Liệu một trong những hành tinh đó có thể cho Trái đất silicat số lượng lớn các tỷ lệ chính xác?
Nếu sự va chạm này xảy ra, hai lõi hành tinh sẽ hợp nhất và hai lớp phủ sẽ hợp nhất.
Vì vậy, họ bắt đầu tạo ra một hành tinh khả dĩ có thể va chạm với chính chúng ta.
Trong phòng thí nghiệm, trong một loại lò đặc biệt, Grewal và nhóm của ông đã tạo ra các điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao, theo đó lõi của một hành tinh có thể hình thành. Trong các viên nang than chì (một dạng carbon), họ đã kết hợp bột kim loại (đại diện cho lõi và bao gồm các nguyên tố như sắt liên kết với nitơ) với các tỷ lệ khác nhau của bột silicat (hỗn hợp silicon và oxy, có nghĩa là bắt chước hành tinh giả thuyết lớp phủ).
Bằng cách thay đổi nhiệt độ, áp suất và tỷ lệ lưu huỳnh trong các thí nghiệm của họ, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các kịch bản về cách các nguyên tố này có thể phân chia giữa lõi và phần còn lại của hành tinh giả thuyết.
Họ phát hiện ra rằng carbon ít sẵn sàng liên kết với sắt hơn khi có nồng độ nitơ và lưu huỳnh cao, trong khi nitơ liên kết với sắt ngay cả khi có nhiều lưu huỳnh. Vì vậy, để nitơ được loại trừ khỏi lõi và có mặt ở các nơi khác trên hành tinh, nó cần phải chứa nồng độ lưu huỳnh rất cao, Grewal nói.
Sau đó, họ đưa những khả năng này vào một mô phỏng, cùng với thông tin về cách các nguyên tố dễ bay hơi khác nhau hoạt động và lượng carbon, nitơ và lưu huỳnh ngày nay ở các lớp bên ngoài của Trái đất.
Sau khi chạy hơn 1 tỷ mô phỏng, họ phát hiện ra rằng kịch bản có ý nghĩa nhất - kịch bản có thời điểm có thể xảy ra nhất và có thể dẫn đến tỷ lệ chính xác của carbon với nitơ - là một kịch bản tạo ra sự va chạm và sáp nhập Trái đất với Hành tinh có kích thước sao Hỏa chứa khoảng 25 đến 30% lưu huỳnh trong lõi.
Lý thuyết này "rất có thể xảy ra", Célia Dalou, một nhà nghiên cứu sinh vật học thực nghiệm tại Trung tâm Recherches Pétrographiques et Géochimiques ở Pháp, người không tham gia nghiên cứu cho biết. "Công trình này là kết quả rất thành công sau nhiều năm nghiên cứu của nhiều đội khác nhau."
