Hovedteorien om dannelsen av jorden ble kalt usannsynlig: hvorfor det skjedde

Selv om jorden lenge har blitt studert i detalj, må forskerne fortsatt svare på noen grunnleggende spørsmål.

En av dem gjelder dannelsen av planeten.Et internasjonalt forskerteam ledet av Federal Institute of Technology Zürich og National Competence Center for Planetary Science har kommet med et svar på dette spørsmålet. I studien deres brukte forskerne datamodellering og utførte flere laboratorieeksperimenter. Resultatene av arbeidet ble publisert i tidsskriftet Nature Astronomy.

Problemet med den gamle teorien

Den rådende teorien i astrofysikkog kosmokjemi er at jorden ble dannet av kondrittasteroider. Dette er relativt små, enkle blokker av stein og metall som dukket opp tidlig i dannelsen av solsystemet. Problemet med denne teorien er at ingen blanding av disse kondrittene kan forklare den nøyaktige sammensetningen av jorden. Den har ikke så mange lette, flyktige grunnstoffer som hydrogen og helium som den burde.

I løpet av årene har forskere fremsatt forskjelligehypoteser som kan forklare denne uoverensstemmelsen. For eksempel ble kollisjonene av gjenstander som senere dannet jorden, antatt å frigjøre enorme mengder varme. Dette fordampet til slutt de lette elementene, og etterlot planeten i sin nåværende sammensetning.

Forfatterne av den nye studien er imidlertid sikre på at disseteorier blir usannsynlige når den isotopiske sammensetningen av forskjellige elementer på jorden er målt. Dermed har alle isotoper av et kjemisk grunnstoff samme antall protoner, selv om de har et annet antall nøytroner. Isotoper med færre nøytroner er lettere og bør derfor fordampe lettere. Hvis teorien om fordampning under oppvarming var riktig, ville det vært færre av disse lysisotopene på jorden enn i de opprinnelige kondrittene. Men isotopmålinger viser et annet bilde.

Ny idé

Dynamiske modeller, ved hjelp av hvilkeforskere modellerer dannelsen av planeter og viser at planetene i solsystemet ble dannet gradvis. Over tid ble små korn til kilometerlange planetesimaler, og akkumulerte mer og mer materiale under påvirkning av gravitasjonsattraksjon.

Som kondritter er planetesimaler småkosmiske kropper laget av stein og metall. Men, i motsetning til kondritter, ble de oppvarmet nok til å differensiere seg til en metallisk kjerne og en steinete mantel. Dessuten har planetesimaler som dannes i forskjellige regioner rundt den unge solen eller til forskjellige tider forskjellige kjemiske sammensetninger.

Spørsmålet var om en tilfeldig kombinasjon av forskjellige planetesimaler faktisk kunne danne jorden i den sammensetningen som er kjent i dag.

Tester teorien

For å finne ut av det, gjennomførte teamet datatestermodellering. Under denne prosessen kolliderte tusenvis av planetesimaler med hverandre i det tidlige solsystemet. Modellene ble utformet på en slik måte at himmellegemer tilsvarende de fire steinplanetene - Merkur, Venus, Jorden og Mars - ville dukke opp fra rombergarter.

Studien fant at en blanding av mange forskjellige planetesimaler faktisk kan føre til sammensetningen av jorden som forskerne vet om.

Hvordan vil det hjelpe?

Nå har planetariske forskere en mekanisme sombedre forklarer dannelsen av ikke bare jorden, men også andre steinete planeter. Den kan for eksempel brukes til å forutsi hvordan Merkurs sammensetning skiller seg fra andre steinplaneter. Selv utenfor solsystemet.