La Terre n’a pas été formée contenant les produits chimiques nécessaires à la vie. Une théorie bien étayée, appelée «théorie du placage tardif», suggère que les produits chimiques volatils nécessaires à la vie sont arrivés bien après la formation de la Terre, amenée ici par des météorites. Mais une nouvelle étude remet en question la théorie du placage tardif.
Les preuves montrent que la Lune a été créée lorsqu'une planète de la taille de Mars nommée Theia est entrée en collision avec la Terre. L'impact a créé un anneau de débris à partir duquel la Lune s'est formée. Maintenant, cette nouvelle étude indique que le même impact peut avoir fourni les produits chimiques nécessaires à la vie de la jeune Terre.
"Le nôtre est le premier scénario qui peut expliquer le moment et la livraison <des substances volatiles> d'une manière cohérente avec toutes les preuves géochimiques."
Co-auteur Rajdeep Dasgupta, Département des sciences de la Terre, de l'environnement et des planètes, Université Rice.
L’impact entre la Terre et Theia s’est produit il y a environ 4,4 milliards d'années, très tôt dans la vie de la Terre. C'est à ce moment-là que la Terre a probablement reçu la plupart de son carbone, de son azote et d'autres produits chimiques volatils nécessaires à la vie. La nouvelle étude est de l'Université Rice et est publiée dans la revue Science Advances.
Les scientifiques ont étudié les météorites primitives de la Terre primitive et des autres planètes rocheuses du système solaire intérieur. Ils ont découvert que les anciennes météorites sont épuisées en produits chimiques volatils nécessaires à la vie. Cela a soulevé la question: d’où provenaient les produits chimiques volatils de la Terre?
"De l'étude des météorites primitives, les scientifiques savent depuis longtemps que la Terre et les autres planètes rocheuses du système solaire interne sont appauvries en volatils", a déclaré Rajdeep Dasgupta, co-auteur de l'étude. «Mais le moment et le mécanisme de livraison volatile ont été vivement débattus. Le nôtre est le premier scénario qui peut expliquer le calendrier et la livraison d'une manière cohérente avec toutes les preuves géochimiques. »
Selon l'équipe derrière l'étude, la planète impactante avait un noyau riche en soufre, tandis que son manteau et sa croûte contenaient des substances volatiles. Lorsqu'il est entré en collision avec la Terre, il a injecté les produits chimiques nécessaires à la vie, comme l'azote, le carbone, l'hydrogène et le soufre, dans la croûte terrestre. La collision a également éjecté des quantités massives de matériaux dans l'espace, qui ont fusionné dans la Lune.
«Ce que nous avons constaté, c'est que toutes les preuves… sont cohérentes avec un impact de formation de la lune impliquant une planète de taille Mars contenant des volatils et un noyau riche en soufre.»
Damanveer Grewal, auteur principal de l'étude, étudiant diplômé, Rice University.
L’équipe derrière cette étude a effectué des expériences dans un laboratoire qui imite les conditions de haute pression et de haute température trouvées lorsque le noyau d’une planète est formé. Les expériences ont aidé à tester leur théorie selon laquelle les substances volatiles sont arrivées sur Terre à la suite d'une collision avec une planète avec un noyau riche en soufre.
La teneur en soufre du cœur de la planète donneuse est importante en raison du nombre déroutant de preuves expérimentales concernant le carbone, l’azote et le soufre qui existent dans toutes les parties de la Terre autres que le cœur. "Le noyau n'interagit pas avec le reste de la Terre, mais tout ce qui se trouve au-dessus, le manteau, la croûte, l'hydrosphère et l'atmosphère, sont tous connectés",
auteur principal de l'étude et étudiant diplômé Damanveer Grewal a déclaré. "Le cycle des matériaux entre eux."
Ils ont testé l'idée avec un noyau terrestre hypothétique contenant des niveaux variables de soufre. Ils voulaient savoir si un noyau à haute teneur en soufre excluait le carbone, l'azote ou les deux. Dans l'ensemble, ils ont constaté que plus la teneur en soufre du cœur est élevée, moins il est probable qu'il contiendra des substances volatiles. Du moins dans le cas de la Terre.
L'azote n'a pratiquement pas été affecté », a expliqué Grewal. "Il est resté soluble dans les alliages par rapport aux silicates, et n'a commencé à être exclu du cœur que sous la plus forte concentration en soufre."
En utilisant les résultats de ces expériences, ils ont effectué plus d'un milliard de simulations pour découvrir comment la Terre aurait pu gagner ses produits chimiques volatils. "Ce que nous avons constaté, c'est que toutes les preuves - signatures isotopiques, le rapport carbone-azote et les quantités globales de carbone, d'azote et de soufre dans le silicate en vrac Terre - sont compatibles avec un impact de formation de la lune impliquant un volatile, Mars- planète de taille moyenne avec un noyau riche en soufre », a déclaré Grewal.
Les implications de cette étude ne se limitent pas à la Terre. Ils nous disent également quelque chose sur la façon dont la vie peut devenir sur d'autres planètes rocheuses dans d'autres systèmes solaires.
"Cette étude suggère qu'une planète rocheuse semblable à la Terre a plus de chances d'acquérir des éléments essentiels à la vie si elle se forme et se développe à partir d'impacts géants avec des planètes qui ont échantillonné différents blocs de construction, peut-être à partir de différentes parties d'un disque protoplanétaire", a déclaré Dasgupta. .
"Cela supprime certaines conditions aux limites", a déclaré Dasgupta. "Cela montre que les substances volatiles essentielles à la vie peuvent arriver aux couches superficielles d'une planète, même si elles ont été produites sur des corps planétaires qui ont subi une formation de noyau dans des conditions très différentes."
Dasgupta a déclaré qu'il ne semble pas que le silicate en vrac de la Terre, à lui seul, aurait pu atteindre les budgets volatils essentiels à la vie qui ont produit notre biosphère, notre atmosphère et notre hydrosphère. "Cela signifie que nous pouvons élargir notre recherche de voies qui conduisent à la réunion d'éléments volatils sur une planète pour soutenir la vie telle que nous la connaissons."
Le travail de l'équipe fait partie du programme Planètes CLEVER (Cycles of Life-Essential Volatile Elements on Rocky).
Sources:
- Communiqué de presse: Une collision planétaire qui a formé la lune a rendu la vie possible sur Terre
- Document de recherche: livraison de carbone, d'azote et de soufre à la terre de silicate par un impact géant
- Space Magazine: Une collision cataclysmique a formé la lune, mais a tué Theia
- Planètes CLEVER
