هل وصلت الحياة إلى الأرض عن طريق الكويكبات بمساعدة كوكب المشتري؟

حصلت الأرض على بعض المكونات الأساسية للحياة من الكويكبات الموجودة في النظام الشمسي الداخلي، مع القليل من المساعدة من كوكب المشتري، أكبر كواكب النظام الشمسي، وفقًا لدراسة حديثة.

لمعرفة سبب وجودنا جميعًا هنا، وما إذا كان هناك أي شخص آخر في الكون، يجب على العلماء أن يبدأوا بسؤال أكثر أساسية: كيف حصلت الأرض على إمداداتها من المادة؟ المواد الكيميائية التي تشكل الخلايا الحية؟

وفقا لعالم الكواكب في جامعة رايس راجديب داسغوبتا وزملائه، فإن مخزون الأرض من الفوسفور والنيتروجين، اثنان العناصر الكيميائية الضرورية للحياة، جاء في الغالب من قطع الصخور التي تشكلت في الداخل النظام الشمسي. وربما لم تكن هذه العملية لتحدث بدونها كوكب المشتري تلوح في الأفق خارج حزام الكويكبات.

وقال داسجوبتا في بحثه: “بالنسبة لنظامنا الشمسي، يبدو أن وجود كوكب المشتري وتاريخ نموه قد لعبا دورًا حاسمًا في تحديد توزيع المكونات الكيميائية الأساسية اللازمة للعوالم الصالحة للسكن”. بيان صحفي لناسا. “يظل السؤال مفتوحًا عما إذا كان من الممكن تقدير ميزانية العناصر الأساسية للحياة المشابهة لميزانية الأرض بدون كوكب يشبه كوكب المشتري في السكان.”

كوكب المشتري يسجل تمريرة حاسمة

قام داسغوبتا وزملاؤه بدمج التجارب المعملية والمحاكاة الحاسوبية لرسم خريطة لنسب النيتروجين والفوسفور، وهما عنصران كيميائيان ضروريان للحياة، في النظام الشمسي المبكر. الحياة كما نعرفها مبنية حرفياً على هذين العنصرين؛ لا يمكنك بناء الأحماض الأمينية بدون النيتروجين، ولا يمكنك بناء DNA أو RNA بدون الفوسفور.

هناك عناصر أخرى ضرورية أيضًا: الكربون، والهيدروجين، والأكسجين، والكبريت، ولكن كيفية حصول الأرض على الفوسفور، على وجه الخصوص، لم تحظ باهتمام كبير من الباحثين حتى الآن.

عندما يبحث العلماء في كيفية حصول الأرض على مكونات الحياة، فإن أحد الأدلة المهمة هو نسبة كل عنصر إلى العناصر الأخرى. يمكن لهذه النسب أن تشكل نوعًا من البصمة الكيميائية التي تشير إلى المصدر الأصلي للعناصر. في هذه الحالة، فإن النظر إلى نسبة الفسفور إلى النيتروجين في الكتلة الصخرية الحالية للأرض يمكن أن يلقي بعض الضوء على مصدر الفوسفور الأرضي.

في المختبر، قام الباحثون بمحاكاة كيفية تصنيف العناصر المختلفة إلى طبقات عندما يبرد الكويكب المتشكل حديثًا، مما يتسبب في تبلور الصخور المنصهرة. كما استخدموا أيضًا عمليات المحاكاة الحاسوبية لنمذجة كيف أن مجموعات مختلفة من الكواكب المصغرة، كتل من المعدن والصخور التي تجمعت من قرص الغبار الدوامي حول الشمس الوليدة، أصبحت بذورًا لكواكب محتملة، وتشكلت وتحركت حول النظام الشمسي المبكر، ناقلة الفوسفور والنيتروجين معها.

اتضح أن الأرض الحالية تحتوي على الفوسفور والنيتروجين بنفس نسب الكواكب الصخرية التي تشكلت في النظام الشمسي الداخلي، المنطقة الواقعة بين المشتري والشمس، منذ حوالي 4.3 إلى 4.2 مليون سنة.

تشير نماذج داسجوبتا وزملائه إلى أن هذه القطع من الصخور، وهي جزء من الجيل الثاني من الكواكب المصغرة في نظامنا الشمسي، ربما جلبت حصصها من الفوسفور والنيتروجين إلى الأرض بينما كان كوكبنا لا يزال يتشكل. وفي كثير من الحالات، من المحتمل أن جاذبية الأرض تلتقط هذه الأجسام وتسحبها إلى الداخل، وتضيفها إلى حجمها المتزايد. واندفعت أجسام أخرى نحو الكوكب المتنامي عن طريق الاصطدامات أو الاصطدامات القريبة بأجسام أخرى، ولعب المشتري دورًا رئيسيًا في هذه العملية.

تشكل كوكب المشتري قبل الأرض، وقد ساهم تأثير جاذبيته الهائل في تشكيل كيفية تدفق المواد عبر قرص الغاز والغبار الذي يدور حوله الشمس الشابة.

قبل ظهور المشتري على الساحة، كانت المواد الموجودة في القرص تميل إلى التدفق نحو الخارج، حاملة معها مخزونها من الفوسفور والنيتروجين. ومع ذلك، فإن الوجود الضخم لكوكب المشتري قد منع معظم هذا التدفق، مما أدى إلى إبقاء المزيد من تلك الصخور والغبار والغاز محصورين في النظام الشمسي الداخلي.

بما أن الجيل الثاني من الكواكب المصغرة قد تشكل في النظام الشمسي الداخلي منذ حوالي 4.3 إلى 4.2 مليون سنة، بقيادة المشتري، فقد تشكلت بنسبة أعلى من الفوسفور إلى النيتروجين مقارنة بأشقائها الأكبر سناً خارج مدار المشتري.

وهكذا، لعب العالم الأكثر ضخامة في النظام الشمسي دورًا رئيسيًا في توزيع العناصر في جميع أنحاء النظام الشمسي، بما في ذلك العناصر الحيوية للحياة التي تم تسليمها لاحقًا إلى الأرض عن طريق الكويكبات التي أثرت على كوكبنا في بداياته.

نشر داسغوبتا وزملاؤه أعمالهم في مجلة تقدم العلوم.