Az élet megjelenéséhez nem elegendő a víz jelenléte, hanem bizonyos kémiai elemeknek is megfelelő mennyiségben kell rendelkezésre állniuk, különben az élettelen anyagból soha nem alakulhatnak ki élő rendszerek.

Két ilyen alapvető elem a foszfor és a nitrogén, amelyek nélkülözhetetlenek a sejtek működéséhez és felépítéséhez, mivel a foszfor a DNS és az RNS szerkezetének fontos alkotója, valamint az energiagazdálkodásban is kulcsszerepet játszik, míg a nitrogén a fehérjék alapvető összetevője, amelyek a sejtek felépítését és működését biztosítják.

4,6 milliárd évvel ezelőtt

A zürichi ETH kutatóközpontjának posztdoktori kutatója, Craig Walton, valamint Maria Schönbächler professzor vezette vizsgálat arra a következtetésre jutott, hogy e két elem sorsa már a bolygó magjának kialakulásakor eldőlt, amikor a Föld még izzó, olvadt kőzetgömbként formálódott mintegy 4,6 milliárd évvel ezelőtt.

Walton a tanulmány vezető szerzőjeként hangsúlyozta, hogy „a bolygómag kialakulásakor pontosan megfelelő mennyiségű oxigénnek kellett jelen lennie ahhoz, hogy a foszfor és a nitrogén a bolygó felszínéhez közeli rétegekben maradhasson”, ami azt jelenti, hogy már ebben a korai szakaszban rendkívül szűk kémiai feltételeknek kellett teljesülniük.

A bolygók kialakulása

A bolygók kialakulása során a nehezebb elemek, például a vas, a gravitáció hatására a középpont felé süllyednek, és létrehozzák a magot, miközben a könnyebb anyagok a külső rétegekben maradnak, amelyekből később a köpeny és a kéreg alakul ki.

Ebben a folyamatban az oxigén mennyisége döntő jelentőségű, mert ha túl kevés áll rendelkezésre, akkor a foszfor a nehézfémekhez kötődik, és a magba süllyed, így elérhetetlenné válik az esetleges élet számára, ugyanakkor ha túl sok az oxigén, a foszfor ugyan a köpenyben marad, de a nitrogén nagyobb eséllyel távozik a légkörbe, és végleg elveszik.

Más bolygókat is megfigyeltek

Akutatók kiterjedt modellezéssel kimutatták, hogy a foszfor és a nitrogén egyszerre csak egy rendkívül szűk, mérsékelt oxigéntartományban marad elegendő mennyiségben a köpenyben, ezt a tartományt pedig kémiai Goldilocks-zónának nevezték el, utalva arra, hogy az egyensúlynak éppen megfelelőnek kell lennie. Walton szerint „modelljeink egyértelműen azt mutatják, hogy a Föld pontosan ebbe a tartományba esik, és ha a mag kialakulásakor akár csak valamivel több vagy kevesebb oxigén lett volna jelen, nem maradt volna elegendő foszfor vagy nitrogén az élet kifejlődéséhez”.

Az elemzés más bolygókra is kiterjedt, és az eredmények alapján a Mars például ezen az optimális tartományon kívül formálódott, ami azt eredményezte, hogy bár több foszfor maradt a köpenyében, mint a Föld esetében, a nitrogén mennyisége alacsonyabb lett, így a ma ismert élet számára kedvezőtlenebb kémiai környezet alakult ki – emeli ki a ScienceDaily.

A nagy teljesítményű távcsövek

A felfedezés jelentősen átformálhatja az élet utáni kutatás szempontjait, mivel a csillagászok eddig elsősorban azt vizsgálták, hogy egy bolygón jelen van-e a folyékony víz, ugyanakkor a kutatók szerint ez önmagában nem elegendő feltétel. Egy bolygó rendelkezhet vízzel, mégis eleve alkalmatlan lehet az életre, ha a mag kialakulásakor nem a megfelelő oxigénszint uralkodott, és emiatt a létfontosságú elemek nem maradtak a felszínhez közeli rétegekben.

A szakemberek úgy vélik, hogy a nagy teljesítményű távcsövek segítségével más csillagrendszerek kémiai összetétele is vizsgálható, mivel a bolygók jórészt ugyanabból az anyagból formálódnak, mint a központi csillaguk, így a csillag összetétele meghatározza az egész rendszer kémiai jellegét.

Walton ennek kapcsán kiemelte, hogy „ez sokkal célzottabbá teszi az élet keresését más bolygókon, ezért olyan csillagrendszereket kell vizsgálnunk, amelyek csillagai hasonlítanak a Napunkhoz”, ami arra utal, hogy a földihez hasonló kémiai környezet ritkább lehet, mint korábban gondolták.