Nors Žemė jau seniai buvo išsamiai ištirta, mokslininkai vis dar turi atsakyti į kai kuriuos esminius klausimus.
Senosios teorijos problema
Vyraujanti astrofizikos teorijair kosmochemija yra ta, kad Žemė susidarė iš chondrito asteroidų. Tai palyginti maži, paprasti akmens ir metalo blokai, atsiradę Saulės sistemos formavimosi pradžioje. Šios teorijos problema yra ta, kad joks šių chondritų mišinys negali paaiškinti tikslios Žemės sudėties. Jame nėra tiek daug lengvų, lakiųjų elementų, kaip vandenilis ir helis, kiek turėtų.
Bėgant metams mokslininkai pateikė įvairiųhipotezės, galinčios paaiškinti šį neatitikimą. Pavyzdžiui, buvo manoma, kad vėliau Žemę suformavusių objektų susidūrimai išskiria milžiniškus šilumos kiekius. Tai galiausiai išgarino šviesos elementus ir planetą paliko dabartinėje sudėtyje.
Tačiau naujojo tyrimo autoriai įsitikinę, kad šieIšmatavus įvairių Žemės elementų izotopinę sudėtį, teorijos tampa neįtikimos. Taigi visi cheminio elemento izotopai turi vienodą protonų skaičių, nors turi skirtingą neutronų skaičių. Izotopai, turintys mažiau neutronų, yra lengvesni ir todėl turėtų lengviau lakuoti. Jei teorija apie garavimą kaitinant būtų teisinga, tai Žemėje šių šviesių izotopų būtų mažiau nei pirminiuose chondrituose. Tačiau izotopų matavimai rodo kitokį vaizdą.
Nauja idėja
Dinaminiai modeliai, kurių pagalbamokslininkai modeliuoja planetų formavimąsi ir parodo, kad Saulės sistemos planetos formavosi palaipsniui. Laikui bėgant maži grūdeliai virto kilometrų ilgio planetezimaliais, kurie, veikiami gravitacinės traukos, sukaupė vis daugiau medžiagos.
Kaip ir chondritai, planetezimalės yra mažoskosminiai kūnai iš akmens ir metalo. Tačiau, skirtingai nei chondritai, jie buvo pakankamai kaitinami, kad išsiskirtų į metalinę šerdį ir uolėtą mantiją. Be to, planetezimaliai, susidarę skirtingose srityse aplink jaunąją Saulę arba skirtingu metu, turi skirtingą cheminę sudėtį.
Kyla klausimas, ar atsitiktinis skirtingų planetezimalų derinys iš tikrųjų galėtų sudaryti Žemę šiandien žinomoje kompozicijoje.
Teorijos tikrinimas
Norėdami tai išsiaiškinti, komanda atliko kompiuterinius testusmodeliavimas. Šio proceso metu tūkstančiai planetezimalių susidūrė viena su kita ankstyvojoje Saulės sistemoje. Modeliai buvo sukurti taip, kad laikui bėgant iš kosminių uolienų iškiltų keturias uolėtas planetas – Merkurijų, Venerą, Žemę ir Marsą – atitinkantys dangaus kūnai.
Tyrimas parodė, kad daugelio skirtingų planetezimalų mišinys iš tikrųjų gali lemti mokslininkams žinomą Žemės sudėtį.
Kaip tai padės?
Dabar planetų mokslininkai turi mechanizmą, kurisgeriau paaiškina ne tik Žemės, bet ir kitų uolinių planetų susidarymą. Jis gali būti naudojamas, pavyzdžiui, nuspėti, kuo Merkurijaus sudėtis skiriasi nuo kitų uolėtų planetų. Netgi už Saulės sistemos ribų.