Το ερώτημα για το πώς ξεκίνησε η ζωή στη Γη και πώς αναδύθηκαν οι πρώτοι απλοί οργανισμοί από χημικές ενώσεις παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της επιστήμης. Αν και τα απολιθώματα και τα γεωλογικά δεδομένα επιβεβαιώνουν ότι η ζωή ξεκίνησε πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια στον πυθμένα των ωκεανών (γύρω από υδροθερμικές πηγές), ο τρόπος με τον οποίο έφτασαν τα απαραίτητα συστατικά στον πλανήτη μας παρέμενε ασαφής.
Σύμφωνα με το ρεπορτάζ του Matthew Williams για το Astrobiology, η κρατούσα θεωρία υποστήριζε ότι τα στοιχεία αυτά μεταφέρθηκαν από κομήτες και αστεροειδείς του εξωτερικού ηλιακού συστήματος, οι οποίοι παρέδωσαν επίσης το νερό της επιφάνειας της Γης κατά τη διάρκεια του Ύστερου Βαρέος Βομβαρδισμού, πριν από 4,1 έως 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια.
Ωστόσο, μια νέα μελέτη που υποστηρίζεται από τη NASA και δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Advances ανατρέπει αυτά τα δεδομένα, υποδεικνύοντας ότι ο Δίας έπαιξε καθοριστικό ρόλο στη διαδικασία.
Τα απαραίτητα στοιχεία για τη ζωή και η δημιουργία του ηλιακού συστήματος
Η ερευνητική ομάδα από το Τμήμα Επιστημών Γης, Περιβάλλοντος και Πλανητών του Πανεπιστημίου Rice επισημαίνει ότι ο χρόνος παράδοσης των απαραίτητων στοιχείων για τη ζωή (Life-Essential Elements – LEEs) στη Γη, καθώς και η γεωχημική σύσταση των εμπλεκόμενων σωμάτων, αποτελούν αντικείμενο έντονης συζήτησης. Τα στοιχεία αυτά είναι γνωστά με το ακρωνύμιο CHNOPS: άνθρακας, υδρογόνο, άζωτο, οξυγόνο, φώσφορος και θείος.
Τα στοιχεία CHNOPS σχηματίστηκαν μέσω της σύντηξης υδρογόνου και ηλίου στην πρώτη γενιά άστρων, τα οποία στη συνέχεια διασκορπίστηκαν στο σύμπαν ως νέφη αερίων και σκόνης όταν αυτά τα τεράστια άστρα εξερράγησαν ως σουπερνόβα.
Πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια, ο Ήλιος σχηματίστηκε από τη βαρυτική κατάρρευση ενός τέτοιου νεφελώματος. Το υλικό που απέμεινε σχημάτισε έναν δίσκο γύρω από το νέο αστέρι, ο οποίος σταδιακά συσσωρεύτηκε για να δημιουργήσει τους πλανήτες και τα πλανητοειδή. Ό,τι απέμεινε με τη μορφή αστεροειδών και κομητών εγκαταστάθηκε στην Κύρια Ζώνη Αστεροειδών και στη Ζώνη Κάιπερ.
Η διάκριση των μετεωριτών και η χαρτογράφηση των χημικών αναλογιών
Οι μετεωρίτες που έχουν προσκρούσει στη Γη χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες, οι οποίες προέρχονται από πλανητοειδή που σχηματίστηκαν σε διαφορετικές χρονικές περιόδους του συστήματός μας:
- Οι σιδηρούχοι μετεωρίτες, οι οποίοι προέρχονται από τα παλαιότερα πλανητοειδή της πρώτης γενιάς.
- Οι λιθώδεις χονδρίτες, οι οποίοι αποτελούν την πλειονότητα των μετεωριτών στη Γη και προέρχονται από τη δεύτερη γενιά πλανητοειδών που σχηματίστηκαν 2-3 εκατομμύρια χρόνια αργότερα.
Τα παραδοσιακά μοντέλα απέδιδαν την παράδοση των συστατικών της ζωής στους χονδρίτες του εξωτερικού ηλιακού συστήματος. Ωστόσο, η νέα μελέτη προτείνει μια διαφορετική εξέλιξη. Χρησιμοποιώντας εργαστηριακά πειράματα και γεωχημικά μοντέλα, η ομάδα αναπαρήγαγε έναν χάρτη των αναλογιών φωσφόρου-αζώτου (P/N) στο πρώιμο ηλιακό σύστημα.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι κατά την πρώτη γενιά πλανητοειδών (σιδηρούχων), τα αντικείμενα είχαν υψηλότερη αναλογία P/N στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα, η οποία μειωνόταν προς το εσωτερικό. Αυτή η τάση ανατράπηκε εντελώς στη δεύτερη γενιά, όπου οι χονδρίτες παρουσίαζαν υψηλότερες αναλογίες P/N στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα.
Ο ρόλος του Δία και η εσωτερική προέλευση των στοιχείων
Η ομάδα διατύπωσε τη θεωρία ότι κατά την πρώτη γενιά, μια εξωτερική ροή υλικού αύξησε την αναλογία P/N στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα. Η ισορροπία αυτή άλλαξε ριζικά με την εμφάνιση και την ανάπτυξη του Δία. Η τεράστια βαρυτική επίδραση του γιγαντιαίου πλανήτη λειτούργησε ως φράγμα, περιορίζοντας τη μετακίνηση του φωσφόρου και του αζώτου από το εσωτερικό προς το εξωτερικό ηλιακό σύστημα.
Ως αποτέλεσμα, όταν εμφανίστηκε η δεύτερη γενιά πλανητοειδών, εκείνοι που βρίσκονταν σε τροχιά στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα είχαν πλέον υψηλότερη αναλογία P/N από εκείνους που βρίσκονταν μακρύτερα από τον Ήλιο.
Αυτό σημαίνει ότι, σε αντίθεση με τα προηγούμενα μοντέλα, η Γη απέκτησε τον φώσφορο και το άζωτό της κυρίως από το εσωτερικό ηλιακό σύστημα, χωρίς να χρειαστεί σημαντική συμβολή από τους χονδρίτες του εξωτερικού συστήματος. Τα ευρήματα αυτά ενισχύονται από γεωχημικά μοντέλα συσσώρευσης που δείχνουν ότι η σημερινή χημική υπογραφή φωσφόρου-αζώτου της Γης αναπαράγεται με τον καλύτερο τρόπο από πλανητοειδή του εσωτερικού ηλιακού συστήματος.
Όπως δήλωσε ο Rajdeep Dasgupta του Πανεπιστημίου Rice, ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, η παρουσία και η ιστορία ανάπτυξης του Δία φαίνεται να έπαιξαν κρίσιμο ρόλο στον καθορισμό της κατανομής των βασικών χημικών συστατικών που είναι απαραίτητα για τη δημιουργία κατοικήσιμων κόσμων.
Παραμένει ανοιχτό το ερώτημα αν μια αντίστοιχη αναλογία στοιχείων απαραίτητων για τη ζωή μπορεί να επιτευχθεί σε άλλα πλανητικά συστήματα χωρίς την ύπαρξη ενός πλανήτη σαν τον Δία, ενώ οι ακριβείς μηχανισμοί παράδοσης των υπόλοιπων στοιχείων CHNOPS στη Γη θα αποτελέσουν το αντικείμενο μελλοντικών ερευνών.
