Jowisz rozdzielił składniki życia. Nowe badania NASA zmieniają historię Ziemi

Skąd na Ziemi wzięły się pierwiastki niezbędne do powstania życia? Przez lata naukowcy sądzili, że kluczowe składniki – fosfor i azot – zostały przyniesione przez komety lub asteroidy z zewnętrznych rejonów Układu Słonecznego. Najnowsze badanie finansowane przez NASA sugeruje jednak coś zaskakującego: to Jowisz, największa planeta Układu, mógł rozdzielić te pierwiastki, a Ziemia wcale nie potrzebowała „dostaw z zewnątrz”.

Fosfor i azot – przepis na życie

→ Czytaj też: Czy NASA znalazła już życie na Marsie? Naukowcy: byliśmy zbyt ostrożni

Życie na Ziemi opiera się na sześciu pierwiastkach: węglu, wodorze, azocie, tlenie, fosforze i siarce (CHNOPS). Dwa z nich – azot i fosfor – od dawna stanowią zagadkę dla astrobiologów. Ich obecność na wczesnej Ziemi była warunkiem koniecznym do powstania pierwszych komórek, ale skąd dokładnie się wzięły? Badanie opublikowane w „Science Advances” rzuca nowe światło na tę kwestię.

Zespół pod kierunkiem Debjeeta Pathaka z Rice University przeanalizował stosunek fosforu do azotu w dwóch typach meteorytów: żelaznych (pochodzących z pierwszej generacji planetozymali) oraz chondrytach (z drugiej generacji). Okazało się, że rozkład tych pierwiastków w Układzie Słonecznym nie był jednorodny – a kluczową rolę w jego ukształtowaniu odegrał Jowisz.

Gigant, który przesunął granice

→ Czytaj też: Sonda Juno zmierzyła podpowierzchniową temperaturę Io. Dlaczego to zaskakuje naukowców?

Jak to możliwe, że jedna planeta mogła wpłynąć na chemię całego układu? Odpowiedź tkwi w dynamice formowania się planetozymali – małych ciał, które z czasem zlepiały się w planety. Pierwsza generacja tych obiektów powstała, gdy wokół młodego Słońca krążył jeszcze gęsty gaz i pył. Wtedy to, jak wykazały modele geochemiczne, w zewnętrznej części Układu stosunek fosforu do azotu był wyższy niż w wewnętrznej.

Potem pojawił się Jowisz. Gdy rósł, jego potężne pole grawitacyjne zaczęło blokować przepływ materii między wewnętrzną a zewnętrzną częścią Układu. „Jowisz ograniczył ruch fosforu i azotu z wnętrza na zewnątrz” – tłumaczy Rajdeep Dasgupta z Rice University, starszy autor badania. W efekcie, gdy powstawała druga generacja planetozymali (te, które dały początek chondrytom), wewnętrzny Układ Słoneczny miał już wyższy stosunek P/N niż zewnętrzny.

Ziemia samowystarczalna

Najważniejsze odkrycie dotyczy jednak samej Ziemi. Modele akrecji geochemicznej pokazują, że nasza planeta mogła zdobyć cały potrzebny fosfor i azot wyłącznie z wewnętrznych planetozymali – zarówno tych z pierwszej, jak i drugiej generacji. „Ziemia nabyła swój zapas fosforu i azotu głównie z wewnętrznego Układu Słonecznego, bez konieczności znaczącego wkładu z chondrytów z zewnętrznych rejonów” – podkreśla Debjeet Pathak.

To podważa popularną hipotezę, według której kluczowe składniki życia dotarły na Ziemię późno, wraz z lodowymi kometami z obrzeży Układu. Zamiast tego Ziemia od początku miała dostęp do odpowiednich surowców – a Jowisz, poprzez swoje oddziaływanie grawitacyjne, pomógł utrzymać je w wewnętrznej części systemu.

Czy życie potrzebuje Jowisza?

Odkrycie rodzi pytanie o unikalność naszego Układu Słonecznego. „Pozostaje otwartą kwestią, czy podobny budżet pierwiastków niezbędnych do życia można osiągnąć bez planety podobnej do Jowisza w populacji” – zauważa Dasgupta. Innymi słowy: czy w układach bez gazowego giganta w odpowiednim miejscu i czasie mogłoby w ogóle powstać życie?

To nie tylko ciekawostka astrobiologiczna. Jeśli Jowisz rzeczywiście odegrał kluczową rolę w dostarczeniu Ziemi fosforu i azotu, to poszukiwanie życia w kosmosie może wymagać uwzględnienia nie tylko obecności wody, ale i odpowiedniej architektury planetarnej. Być może życie potrzebuje nie tylko odpowiednich składników, ale i wielkiego, grawitacyjnego „strażnika”, który zadba o to, by nie uciekły w przestrzeń.