Bár a Földet már régóta részletesen tanulmányozták, a tudósoknak még mindig meg kell válaszolniuk néhány alapvető kérdést.
A régi elmélet problémája
Az uralkodó elmélet az asztrofizikábana kozmokémia pedig az, hogy a Föld kondrit aszteroidákból jött létre. Ezek viszonylag kicsi, egyszerű kő- és fémtömbök, amelyek a Naprendszer kialakulásának korai szakaszában jelentek meg. Ezzel az elmélettel az a probléma, hogy ezeknek a kondritoknak egyetlen keveréke sem képes megmagyarázni a Föld pontos összetételét. Nincs benne annyi könnyű, illékony elem, mint a hidrogén és a hélium, mint kellene.
Az évek során a tudósok mást terjesztettek előhipotézisek, amelyek megmagyarázhatják ezt az eltérést. Például azt gondolták, hogy a később a Földet alkotó objektumok ütközései hatalmas mennyiségű hőt bocsátanak ki. Ez végül elpárologtatta a fényelemeket, így a bolygó a jelenlegi összetételében maradt.
Az új tanulmány készítői azonban bíznak abban, hogy ezekAz elméletek hiteltelenné válnak, ha a Föld különböző elemeinek izotópösszetételét megmérik. Így egy kémiai elem minden izotópja azonos számú protonnal rendelkezik, bár eltérő számú neutront tartalmaznak. A kevesebb neutront tartalmazó izotópok könnyebbek, ezért könnyebben elpárolognak. Ha a melegítés közbeni párolgás elmélete helyes lenne, akkor kevesebb ilyen fényizotóp lenne a Földön, mint az eredeti kondritokban. Az izotópmérések azonban más képet mutatnak.
Új ötlet
Dinamikus modellek, melyek segítségéveltudósok modellezik a bolygók kialakulását, és kimutatják, hogy a Naprendszer bolygói fokozatosan alakultak ki. Az idő múlásával a kis szemcsék kilométeres planetezimálokká változtak, amelyek a gravitációs vonzás hatására egyre több anyagot halmoztak fel.
A kondritokhoz hasonlóan a planetezimálok is kicsikkőből és fémből készült kozmikus testek. A kondritokkal ellentétben azonban eléggé felmelegítették őket ahhoz, hogy fémes magot és sziklás köpenyré váljanak. Ezenkívül a fiatal Nap körül különböző területeken vagy különböző időpontokban keletkezett planetezimálok eltérő kémiai összetételűek.
A kérdés az volt, hogy a különböző planetezimálok véletlenszerű kombinációja valóban létrehozhatja-e a Földet a ma ismert összetételben.
Az elmélet tesztelése
Ennek kiderítésére a csapat számítógépes teszteket végzettmodellezés. E folyamat során több ezer planetezimál ütközött egymással a korai Naprendszerben. A modelleket úgy tervezték meg, hogy idővel a négy sziklás bolygónak – a Merkúrnak, a Vénusznak, a Földnek és a Marsnak – megfelelő égitestek emelkedjenek ki az űrkőzetekből.
A tanulmány megállapította, hogy sok különböző planetezimál keveréke vezethet a Földnek a tudósok által ismert összetételéhez.
Hogyan segít?
A bolygókutatóknak most van egy olyan mechanizmusuk, amelyjobban megmagyarázza nemcsak a Föld, hanem más sziklás bolygók kialakulását is. Használható például annak előrejelzésére, hogy a Merkúr összetétele miben tér el más sziklás bolygókétól. Még a Naprendszeren kívül is.