Земля сформировалась около 4,5 миллиарда лет назад и вскоре вступила в эру интенсивной астероидной бомбардировки. Высокоскоростные удары разрушали огромные объемы породы под поверхностью, испаряя материал и разбрасывая расплавленную породу по поверхности юной планеты. Ученые смоделировали этот период и обнаружили, что мощные столкновения раскалывали земную кору, создавая пористые подземные пути, позволявшие воде циркулировать через верхние слои.

«Наше моделирование является новаторским и критически важным для понимания самых ранних сред, в которых могла возникнуть жизнь, — объясняет первый автор исследования Аманда Александер. — В сознании людей астероиды обычно связаны с катастрофой, погубившей динозавров, однако важно понимать, что такая бомбардировка была критически важна для возникновения пребиотической химии».

Авторы работы использовали сложный код ударной физики, симулирующий процессы разрушения высокоскоростными столкновениями твердой породы и создания проницаемых для воды областей. Это первое всеобъемлющее исследование, которое измерило, как астероидные удары создавали проницаемость — важное свойство, позволившее жидкостям перемещаться через раннюю земную кору.

Высокие температуры, возникающие в местах каждого такого столкновения в сочетании с естественным геотермальным теплом планеты, заставляли горячую воду проходить растрескавшуюся из-за ударов кору. В результате сформировались гидротермальные системы, напоминающие всемирно известную сеть гейзеров в Йеллоустонском национальном парке, которые могли создать благоприятные условия для происхождения и ранней эволюции жизни.

Как показали симуляции, всего одно крупное столкновение в период ранней Земли могло сгенерировать в 100 раз больше гидротермальной активности, чем во всем Йеллоустонском регионе в наши дни. При этом количество разрушенной проницаемой породы зависело главным образом от энергии столкновения, а она, в свою очередь зависела от размеров и скорости астероида.

«С помощью модели истории бомбардировки для оценки кумулятивных эффектов повторяющихся ударов, мы выяснили, что верхняя 8-километровая оболочка земной коры, вероятно, была высокопроницаемой 4,3 миллиарда лет назад, и значительная часть этого объема могла оставаться проницаемой до 3,5 миллиардов лет назад», — отмечает Александер. Эти результаты демонстрируют, что удары сыграли инструментальную роль в гидротермальных изменениях ранней земной коры с важными последствиями для возникновения жизни.

В дальнейшем авторы работы планируют детализировать характеристики древних гидросистем — от температур и давления до возможного состава циркулирующих в них растворов. Это важно не только для понимания прошлого нашей собственной планеты, но и для поиска жизни в других мирах, где удары астероидов тоже могли превратить холодные породы в теплые колыбели для зарождающихся экосистем.

Ранее ученые нашли химическую реакцию, которая стала началом жизни на Земле.