على الرغم من أن الأرض قد تمت دراستها بالتفصيل منذ فترة طويلة، إلا أنه لا يزال يتعين على العلماء الإجابة على بعض الأسئلة الأساسية.
مشكلة النظرية القديمة
النظرية السائدة في الفيزياء الفلكيةوالكيمياء الكونية هي أن الأرض تشكلت من كويكبات الكوندريت. وهي عبارة عن كتل صغيرة وبسيطة نسبيًا من الحجر والمعدن ظهرت في وقت مبكر من تكوين النظام الشمسي. المشكلة في هذه النظرية هي أنه لا يوجد خليط من هذه الكوندريتات يمكنه تفسير التركيب الدقيق للأرض. لا يحتوي على العديد من العناصر الخفيفة والمتطايرة مثل الهيدروجين والهيليوم كما ينبغي.
على مر السنين، طرح العلماء مختلفاالفرضيات التي قد تفسر هذا التناقض. على سبيل المثال، كان يُعتقد أن اصطدام الأجسام التي شكلت الأرض فيما بعد يؤدي إلى إطلاق كميات هائلة من الحرارة. أدى هذا في النهاية إلى تبخر العناصر الضوئية، وترك الكوكب في تركيبته الحالية.
ومع ذلك، فإن مؤلفي الدراسة الجديدة واثقون من أن هذهتصبح النظريات غير قابلة للتصديق بمجرد قياس التركيب النظائري لمختلف عناصر الأرض. وبالتالي، فإن جميع نظائر العنصر الكيميائي لها نفس العدد من البروتونات، على الرغم من أنها تحتوي على عدد مختلف من النيوترونات. النظائر التي تحتوي على عدد أقل من النيوترونات تكون أخف وزنًا، وبالتالي يجب أن تتطاير بسهولة أكبر. إذا كانت نظرية التبخر أثناء التسخين صحيحة، فسيكون عدد نظائر الضوء هذه على الأرض أقل من الموجود في الكوندريتات الأصلية. لكن قياسات النظائر تظهر صورة مختلفة.
فكرة جديدة
النماذج الديناميكية التي يتم مساعدتهاقام العلماء بوضع نموذج لتكوين الكواكب وأظهروا أن الكواكب في النظام الشمسي تشكلت تدريجياً. وبمرور الوقت، تحولت الحبوب الصغيرة إلى كواكب مصغرة يبلغ طولها كيلومترًا واحدًا، مما أدى إلى تراكم المزيد والمزيد من المواد تحت تأثير الجاذبية.
مثل الكوندريت، الكواكب المصغرة صغيرةالأجسام الكونية المصنوعة من الحجر والمعدن. ولكن، على عكس الكوندريت، تم تسخينها بدرجة كافية لتتمايز إلى قلب معدني وغطاء صخري. علاوة على ذلك، فإن الكواكب المصغرة التي تشكلت في مناطق مختلفة حول الشمس الفتية أو في أوقات مختلفة لها تركيبات كيميائية مختلفة.
كان السؤال هو ما إذا كان مزيج عشوائي من الكواكب المصغرة المختلفة يمكن أن يشكل الأرض في التكوين المعروف اليوم.
اختبار النظرية
لمعرفة ذلك، أجرى الفريق اختبارات حاسوبيةالنمذجة. خلال هذه العملية، اصطدمت آلاف الكواكب المصغرة ببعضها البعض في النظام الشمسي المبكر. تم تصميم النماذج بحيث بمرور الوقت، ستظهر الأجرام السماوية المقابلة للكواكب الصخرية الأربعة - عطارد والزهرة والأرض والمريخ - من الصخور الفضائية.
ووجدت الدراسة أن مزيجًا من العديد من الكواكب المصغرة المختلفة يمكن أن يؤدي في الواقع إلى تكوين الأرض الذي يعرفه العلماء.
كيف ستساعد؟
الآن علماء الكواكب لديهم آلية ذلكيفسر بشكل أفضل تكوين ليس فقط الأرض، ولكن أيضًا الكواكب الصخرية الأخرى. ويمكن استخدامه، على سبيل المثال، للتنبؤ بكيفية اختلاف تكوين عطارد عن تكوين الكواكب الصخرية الأخرى. حتى خارج النظام الشمسي.