Lai gan Zeme jau sen ir detalizēti pētīta, zinātniekiem joprojām ir jāatbild uz dažiem fundamentāliem jautājumiem.
Vecās teorijas problēma
Dominējošā teorija astrofizikāun kosmoķīmija ir tāda, ka Zeme veidojās no hondrītu asteroīdiem. Tie ir salīdzinoši mazi, vienkārši akmens un metāla bloki, kas parādījās Saules sistēmas veidošanās sākumā. Šīs teorijas problēma ir tāda, ka neviens šo hondrītu maisījums nevar izskaidrot precīzu Zemes sastāvu. Tajā nav tik daudz vieglu, gaistošu elementu, piemēram, ūdeņraža un hēlija, kā vajadzētu.
Gadu gaitā zinātnieki ir izvirzījuši dažādushipotēzes, kas var izskaidrot šo neatbilstību. Piemēram, tika uzskatīts, ka objektu sadursmes, kas vēlāk veidoja Zemi, izdala milzīgu daudzumu siltuma. Tas galu galā iztvaikoja gaismas elementus, atstājot planētu tās pašreizējā sastāvā.
Tomēr jaunā pētījuma autori ir pārliecināti, ka šieteorijas kļūst neticamas, tiklīdz tiek izmērīts dažādu Zemes elementu izotopu sastāvs. Tādējādi visiem ķīmiskā elementa izotopiem ir vienāds protonu skaits, lai gan tiem ir atšķirīgs neitronu skaits. Izotopi ar mazāk neitronu ir vieglāki un tāpēc tiem vajadzētu vieglāk iztvaikot. Ja teorija par iztvaikošanu karsēšanas laikā būtu pareiza, tad uz Zemes šo gaismas izotopu būtu mazāk nekā sākotnējos hondritos. Bet izotopu mērījumi parāda citu ainu.
Jauna ideja
Dinamiskie modeļi, ar kuru palīdzībuzinātnieki modelē planētu veidošanos un parāda, ka Saules sistēmas planētas veidojās pakāpeniski. Laika gaitā mazie graudi pārvērtās par kilometru gariem planetezimāliem, kas gravitācijas pievilkšanās ietekmē uzkrāja arvien vairāk materiāla.
Tāpat kā hondrīti, arī planetesimāli ir mazikosmiskie ķermeņi no akmens un metāla. Bet atšķirībā no hondrītiem tie tika pietiekami uzkarsēti, lai atšķirtos metāliskā kodolā un akmeņainā apvalkā. Turklāt planetezimāliem, kas veidojušies dažādos reģionos ap jauno Sauli vai dažādos laikos, ir atšķirīgs ķīmiskais sastāvs.
Jautājums bija par to, vai dažādu planetezimālu nejauša kombinācija patiešām varētu veidot Zemi tādā sastāvā, kāds ir zināms šodien.
Teorijas pārbaude
Lai to noskaidrotu, komanda veica datortestusmodelēšana. Šī procesa laikā Saules sistēmas agrīnajā posmā viens ar otru sadūrās tūkstošiem planetezimālu. Modeļi tika izstrādāti tā, lai laika gaitā no kosmosa iežiem izceltos debess ķermeņi, kas atbilst četrām akmeņainām planētām - Merkūram, Venērai, Zemei un Marsam.
Pētījumā atklājās, ka daudzu dažādu planetezimālu sajaukums faktiski var radīt tādu Zemes sastāvu, par kuru zinātnieki zina.
Kā tas palīdzēs?
Tagad planētu zinātniekiem ir mehānisms, kaslabāk izskaidro ne tikai Zemes, bet arī citu akmeņainu planētu veidošanos. To varētu izmantot, piemēram, lai prognozētu, kā Merkura sastāvs atšķiras no citu akmeņainu planētu sastāva. Pat ārpus Saules sistēmas.