Как формирование планет контролирует элементы, необходимые для жизни

Перспективы возникновения жизни на планете зависят не только от где, но и от как она сформировалась. Ключевую роль играет соревнование между скоростью аккреции материала в протопланету и скоростью её дифференциации на металлическое ядро, силикатную мантию и атмосферу. Это определяет, удержит ли планета летучие элементы, такие как азот, углерод и вода, необходимые для жизни.

Используя азот в качестве индикатора, учёные из Университета Райса показали, что большая часть азота уходит в атмосферу протопланеты во время дифференциации, а затем теряется в космос. Однако если металлическое ядро сохранит достаточно азота, оно может стать его важным источником для будущей каменистой планеты, подобной Земле. Эксперименты в условиях высокого давления и температуры (до 30 000 атмосфер) позволили смоделировать этот процесс.

Согласно новой модели, зародыши планет (размером с Марс или Луну) должны были сформироваться очень быстро, за 1–2 миллиона лет, прежде чем завершилась их дифференциация. Если бы дифференциация происходила быстрее аккреции, планеты не смогли бы накопить достаточное количество азота и других летучих веществ. «Формирование планеты размером с Землю через быстрорастущие зародыши задаёт уникальный путь для удовлетворения азотного бюджета Земли», — отмечает профессор Радждип Даcгупта.