И кое-что об истории Земли
Jan. 25th, 2021 10:21 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
atandakil_gunzeСтарый вопрос о причинах высокого содержания сидерофильных элементов с высоким атомным весом (золото, осмий, платина, иридий и прочие рутении, родии и палладии) в верхних слоях земной мантии постепенно получает интересный вариант ответа.
Собственно, в чем суть вопроса.
В нормальной схеме формирования Земли еще на ранних этапах ее эволюции, в первые же миллионы лет после того, как исходный протопланетроид набрал 70-80 процентов окончательной массы, согласно всем теоретическим моделям уже должна была полных ходом идти дифференциация элементов по массе - более тяжелые опускались в ядро, а сверху, в будущей расплавленной мантии, должны были оставаться более легкие атомы.
И тем не менее, наличие и концентрация перечисленных выше элементов в вулканическом материале явно демонстрируют, что не все они опустились к центру Земли. Если, конечно, не предполагать, что в течение последних миллиардов лет верхняя мантия обогащается веществом ядра Земли, что, мягко говоря, трудно себе представить.
Создается впечатление, что еще на заре существования, в первые сотни миллионов лет, внешние слои Земли каким-то образом оказалась обогащенной всей упомянутой ювелиркой.
И вот тут родилась интересная гипотеза... Не вдаваясь в подробности, изложу ее кратко.
Итак, проходит несколько десятков миллионов лет после того, как протопланетоид Тейя размером с Марс скользящим ударом прошелся по поверхности Земли и выбросил в космос вещество ее внешних слоев, смешав со своим и образовав вокруг Земли эффектное кольцо.
Кольцо давно консолидировалось, что-то выпало назад на поверхность Земли, что-то разлетелось по пространству, а основная часть образовала огромный (по меркам планет нашего масштаба) спутник, который, если бы не Земля, своей массой заслуживал бы статуса самостоятельной планеты.
И вот тут произошло интересное... По Земле ударил еще один протопланетоид. Правда, и времена были уже не те, и размер у него был поменьше, чем у Тейи - не более трех тысяч километров - так что вторым спутником обзавестись нам не удалось, максимум, первый немного вырос от захвата выброшенного при ударе вещества. Зато протопланетоид, который, разумеется, бил не в лоб, а почти вскользь, развалился еще до удара, Моделирование показало, что он в основном должен был рассыпаться в полости Роша https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/6214.html, ударив по Земле преимущественно мощнейшим дождем из частиц размером от нескольких миллиметров, до нескольких сотен метров, вспорол литосферу и верхнюю мантию, перемешался с верхними слоями планеты и сгинул, обогатив их своим веществом, в том числе, и своими сидерофильными элементами. А учитывая, что средние слои Земли успели остыть от первоначального нагрева ударами при их формировании, утонуть в ядро значительная часть вещества протопланетоида уже не успела.
Кстати, получил этот гипотетический протопланетоид замечательное название. Монета. Именно так - Moneta (ну, да, если вспомнить римскую религию - Юнона Монета, подательница благих советов. Ага).
И осталось бы это все красивой гипотезой, прекрасно согласующейся с наблюдениями, но в дело вмешались биологи. Или пребиохимики?
У них своя боль. Одна из наиболее авторитетных моделей формирования жизни утверждает, что первыми молекулами, начавшими репликацию, а стало быть, запустившими еще пребиотический естественный отбор и вступившими в эволюционный процесс, были молекулы РНК (кстати, замечу, есть версия, что ДНК появилась гораздо позже, уже на стадии клеточной жизни. Причем, обзавелись ДНК вирусы, таким путем обманывавшие механизмы противовирусной защиты ранних прокариот, ориентированные на отлов и истребление чужой РНК, а ДНК не замечавшие. Еще одна очаровательная версия гласит, что еще позже какие-то оголтелые вирусы обнаружили, что гораздо выгоднее не просто залезть внутрь прокариотической клетки, использовать ее для размножения и разбежаться, а поселиться в клетке на постоянной основе. В результате этого процесса появились мы с Вами. В смысле, эукариоты: и ядра наших клеток формируются из бывших вирусов. Митохондрии - от бывших паразитических бактерий, а остальная часть клетки - эта бывший архей (есть такое царство прокариотов, независимое от царства бактерий), допустивший существование в себе перечисленного зоопарка).
Но слабым местом всей идеи является тот факт, что для свободного синтеза длинных полинуклеотидных цепочек РНК требуются азотсодержащие соединения - а с ними в первичной теплой атмосфере Земли, содержавшей углекислый газ, азот и воду, была проблема. Взяться неоткуда и удержаться трудно. Вот если бы атмосферы не было... а как же ей не быть, если она должна была появляться чуть ли не в момент формирования Земли?
И вот тут встретились интересы исследователей физической эволюции Земли и пребиотической эволюции жизни на ней.
Монета, разумеется, должна была снести раннюю земную атмосферу, сохранив горячую (и обогащенную веществом Монеты) земную мантию. В течение какого-то периода с этого момента пребиотические молекулы, те самые азотсодержащие соединения, являющиеся исходным материалом будущей РНК, беспрепятственно могли выпадать на оставшуюся без атмосферы Землю из космоса (а их там было достаточно много). Более того, они даже могли начинать полимеризацию и синтез прямо на поверхностях минералов, обогащая их разнообразными вариантами рибонуклеиновых кислот - которым оставалось терпеливо дожидаться следующего чуда - прибытия на Землю воды в ходе поздней тяжелой бомбардировки https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/185948.html - для запуска уже биологической эволюции.
Ну, и конкретнее. Результаты проработки теории дают следующую хронологию:
- образование Луны - 4,53 миллиарда лет назад (примерно);
- столкновение с Монетой - 4,48 миллиарда лет назад (тоже примерно);
- максимум пребиотического формирования ранних РНК - 4,36 (±0.1) миллиарда лет назад
Собственно, в чем суть вопроса.
В нормальной схеме формирования Земли еще на ранних этапах ее эволюции, в первые же миллионы лет после того, как исходный протопланетроид набрал 70-80 процентов окончательной массы, согласно всем теоретическим моделям уже должна была полных ходом идти дифференциация элементов по массе - более тяжелые опускались в ядро, а сверху, в будущей расплавленной мантии, должны были оставаться более легкие атомы.
И тем не менее, наличие и концентрация перечисленных выше элементов в вулканическом материале явно демонстрируют, что не все они опустились к центру Земли. Если, конечно, не предполагать, что в течение последних миллиардов лет верхняя мантия обогащается веществом ядра Земли, что, мягко говоря, трудно себе представить.
Создается впечатление, что еще на заре существования, в первые сотни миллионов лет, внешние слои Земли каким-то образом оказалась обогащенной всей упомянутой ювелиркой.
И вот тут родилась интересная гипотеза... Не вдаваясь в подробности, изложу ее кратко.
Итак, проходит несколько десятков миллионов лет после того, как протопланетоид Тейя размером с Марс скользящим ударом прошелся по поверхности Земли и выбросил в космос вещество ее внешних слоев, смешав со своим и образовав вокруг Земли эффектное кольцо.
Кольцо давно консолидировалось, что-то выпало назад на поверхность Земли, что-то разлетелось по пространству, а основная часть образовала огромный (по меркам планет нашего масштаба) спутник, который, если бы не Земля, своей массой заслуживал бы статуса самостоятельной планеты.
И вот тут произошло интересное... По Земле ударил еще один протопланетоид. Правда, и времена были уже не те, и размер у него был поменьше, чем у Тейи - не более трех тысяч километров - так что вторым спутником обзавестись нам не удалось, максимум, первый немного вырос от захвата выброшенного при ударе вещества. Зато протопланетоид, который, разумеется, бил не в лоб, а почти вскользь, развалился еще до удара, Моделирование показало, что он в основном должен был рассыпаться в полости Роша https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/6214.html, ударив по Земле преимущественно мощнейшим дождем из частиц размером от нескольких миллиметров, до нескольких сотен метров, вспорол литосферу и верхнюю мантию, перемешался с верхними слоями планеты и сгинул, обогатив их своим веществом, в том числе, и своими сидерофильными элементами. А учитывая, что средние слои Земли успели остыть от первоначального нагрева ударами при их формировании, утонуть в ядро значительная часть вещества протопланетоида уже не успела.
Кстати, получил этот гипотетический протопланетоид замечательное название. Монета. Именно так - Moneta (ну, да, если вспомнить римскую религию - Юнона Монета, подательница благих советов. Ага).
И осталось бы это все красивой гипотезой, прекрасно согласующейся с наблюдениями, но в дело вмешались биологи. Или пребиохимики?
У них своя боль. Одна из наиболее авторитетных моделей формирования жизни утверждает, что первыми молекулами, начавшими репликацию, а стало быть, запустившими еще пребиотический естественный отбор и вступившими в эволюционный процесс, были молекулы РНК (кстати, замечу, есть версия, что ДНК появилась гораздо позже, уже на стадии клеточной жизни. Причем, обзавелись ДНК вирусы, таким путем обманывавшие механизмы противовирусной защиты ранних прокариот, ориентированные на отлов и истребление чужой РНК, а ДНК не замечавшие. Еще одна очаровательная версия гласит, что еще позже какие-то оголтелые вирусы обнаружили, что гораздо выгоднее не просто залезть внутрь прокариотической клетки, использовать ее для размножения и разбежаться, а поселиться в клетке на постоянной основе. В результате этого процесса появились мы с Вами. В смысле, эукариоты: и ядра наших клеток формируются из бывших вирусов. Митохондрии - от бывших паразитических бактерий, а остальная часть клетки - эта бывший архей (есть такое царство прокариотов, независимое от царства бактерий), допустивший существование в себе перечисленного зоопарка).
Но слабым местом всей идеи является тот факт, что для свободного синтеза длинных полинуклеотидных цепочек РНК требуются азотсодержащие соединения - а с ними в первичной теплой атмосфере Земли, содержавшей углекислый газ, азот и воду, была проблема. Взяться неоткуда и удержаться трудно. Вот если бы атмосферы не было... а как же ей не быть, если она должна была появляться чуть ли не в момент формирования Земли?
И вот тут встретились интересы исследователей физической эволюции Земли и пребиотической эволюции жизни на ней.
Монета, разумеется, должна была снести раннюю земную атмосферу, сохранив горячую (и обогащенную веществом Монеты) земную мантию. В течение какого-то периода с этого момента пребиотические молекулы, те самые азотсодержащие соединения, являющиеся исходным материалом будущей РНК, беспрепятственно могли выпадать на оставшуюся без атмосферы Землю из космоса (а их там было достаточно много). Более того, они даже могли начинать полимеризацию и синтез прямо на поверхностях минералов, обогащая их разнообразными вариантами рибонуклеиновых кислот - которым оставалось терпеливо дожидаться следующего чуда - прибытия на Землю воды в ходе поздней тяжелой бомбардировки https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/185948.html - для запуска уже биологической эволюции.
Ну, и конкретнее. Результаты проработки теории дают следующую хронологию:
- образование Луны - 4,53 миллиарда лет назад (примерно);
- столкновение с Монетой - 4,48 миллиарда лет назад (тоже примерно);
- максимум пребиотического формирования ранних РНК - 4,36 (±0.1) миллиарда лет назад
(no subject)
Date: 2021-01-25 07:50 am (UTC)(из бесед о трудностях гражданского авиасообщения в Восточной Европе)
(no subject)
Date: 2021-01-25 08:16 am (UTC)Вот и спрашивается - что хорошего могло сформироваться в этом диком мире...
(no subject)
Date: 2021-01-25 10:14 am (UTC)(no subject)
Date: 2021-01-25 10:16 am (UTC)А вот один нюанс ситуации обращает внимание: возможно, без Монеты биологическая эволюция на Земле не смогла бы запуститься. Есть о чем подумать - как минимум, о том, насколько вероятно появление жизни в планетных системах. Особенно, если вспомнить, что и воды Земле достаться в норме не должно было в заметном количестве - поздняя тяжелая бомбардировка помогла
(no subject)
Date: 2021-01-25 10:36 am (UTC)(no subject)
Date: 2021-01-25 10:49 am (UTC)Опять же, у Марса есть бассейн Бореалис https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/185754.html - процесс его появления мог во многом повлиять на химический состав верхних слоев планеты.
(no subject)
Date: 2021-01-25 07:31 pm (UTC)(no subject)
Date: 2021-01-25 07:59 pm (UTC)