Maan muodostumisen pääteoriaa kutsuttiin epäuskottavaksi: miksi se tapahtui

Vaikka maapalloa on tutkittu yksityiskohtaisesti pitkään, tutkijoiden on vielä vastattava joihinkin peruskysymyksiin.

Yksi niistä koskee planeetan muodostumista.Zürichin liittovaltion teknologiainstituutin ja National Competence Center for Planetary Sciencen johtama kansainvälinen tutkimusryhmä on löytänyt vastauksen tähän kysymykseen. Tutkimuksessaan tutkijat käyttivät tietokonemallinnusta ja suorittivat useita laboratoriokokeita. Työn tulokset julkaistiin Nature Astronomy -lehdessä.

Vanhan teorian ongelma

Vallitseva teoria astrofysiikassaja kosmokemia on, että maapallo muodostui kondriittiasteroideista. Nämä ovat suhteellisen pieniä, yksinkertaisia ​​kivi- ja metallikappaleita, jotka ilmestyivät aurinkokunnan syntyvaiheessa. Tämän teorian ongelmana on, että mikään näiden kondriittien seos ei voi selittää Maan tarkkaa koostumusta. Siinä ei ole niin paljon kevyitä, haihtuvia alkuaineita, kuten vetyä ja heliumia, kuin sen pitäisi.

Vuosien varrella tiedemiehet ovat esittäneet erilaisiahypoteeseja, jotka voivat selittää tämän ristiriidan. Esimerkiksi Maan myöhemmin muodostaneiden esineiden törmäysten uskottiin vapauttavan valtavia määriä lämpöä. Tämä haihdutti lopulta valoelementit ja jätti planeetan nykyiseen kokoonpanoonsa.

Uuden tutkimuksen tekijät ovat kuitenkin varmoja, että nämäteorioista tulee epäuskottavia, kun maan eri alkuaineiden isotooppinen koostumus mitataan. Siten kaikilla alkuaineen isotoopeilla on sama määrä protoneja, vaikka niillä on eri määrä neutroneja. Isotoopit, joissa on vähemmän neutroneja, ovat kevyempiä ja siksi niiden pitäisi haihtua helpommin. Jos teoria haihtumisesta lämmityksen aikana olisi oikea, niin näitä kevyitä isotooppeja maapallolla olisi vähemmän kuin alkuperäisissä kondriiteissa. Mutta isotooppimittaukset osoittavat toisenlaisen kuvan.

Uusi idea

Dynaamiset mallit, joiden avullatutkijat mallintavat planeettojen muodostumista ja osoittavat, että aurinkokunnan planeetat muodostuivat vähitellen. Ajan myötä pienet rakeet muuttuivat kilometrien pituisiksi planetesimaaleiksi, jotka keräävät yhä enemmän materiaalia painovoiman vaikutuksesta.

Kondriitien tavoin planetesimaalit ovat pieniäkivistä ja metallista tehdyt kosmiset kappaleet. Mutta toisin kuin kondriitit, niitä kuumennettiin riittävästi erottuakseen metallisydämeksi ja kivivaipaksi. Lisäksi planetesimaaleilla, jotka muodostuivat eri alueilla nuoren auringon ympärillä tai eri aikoina, on erilainen kemiallinen koostumus.

Kysymys oli siitä, voisiko eri planetesimaalien satunnainen yhdistelmä muodostaa Maan nykyään tunnetussa koostumuksessa.

Teorian testaus

Asian selvittämiseksi ryhmä suoritti tietokonetestejämallinnus. Tämän prosessin aikana tuhannet planetesimaalit törmäsivät toisiinsa varhaisessa aurinkokunnassa. Mallit suunniteltiin siten, että ajan myötä avaruuskivistä nousisi neljää kiviplaneettaa – Merkuriusta, Venusta, Maata ja Marsia – vastaavat taivaankappaleet.

Tutkimuksessa havaittiin, että monien erilaisten planetesimaalien sekoitus voi itse asiassa johtaa Maan koostumukseen, josta tiedemiehet tietävät.

Miten se auttaa?

Nyt planeettatieteilijöillä on mekanismi, jokaselittää paremmin paitsi Maan, myös muiden kiviplaneettojen muodostumisen. Sitä voitaisiin käyttää esimerkiksi ennustamaan, kuinka Merkuriuksen koostumus eroaa muiden kiviplaneettojen koostumuksesta. Jopa aurinkokunnan ulkopuolella.