Główną teorię powstania Ziemi nazwano nieprawdopodobną: dlaczego tak się stało

Chociaż Ziemię badano szczegółowo od dawna, naukowcy wciąż muszą odpowiedzieć na kilka fundamentalnych pytań.

Jeden z nich dotyczy powstawania planety.Międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez Federalny Instytut Technologii w Zurychu i Narodowe Centrum Kompetencji w dziedzinie Planetologii znalazł odpowiedź na to pytanie. W swoich badaniach naukowcy wykorzystali modelowanie komputerowe i przeprowadzili kilka eksperymentów laboratoryjnych. Wyniki prac opublikowano w czasopiśmie Nature Astronomy.

Problem starej teorii

Dominująca teoria w astrofizycea kosmochemia jest taka, że ​​Ziemia powstała z chondrytowych asteroid. Są to stosunkowo małe, proste bloki kamienia i metalu, które pojawiły się na wczesnym etapie formowania się Układu Słonecznego. Problem z tą teorią polega na tym, że żadna mieszanina tych chondrytów nie jest w stanie wyjaśnić dokładnego składu Ziemi. Nie zawiera tak wielu lekkich, lotnych pierwiastków, jak wodór i hel, jak powinno.

Przez lata naukowcy proponowali różne rozwiązaniahipotez, które mogą wyjaśnić tę rozbieżność. Na przykład uważano, że zderzenia obiektów, które później utworzyły Ziemię, uwalniają ogromne ilości ciepła. To ostatecznie odparowało lekkie pierwiastki, pozostawiając planetę w jej obecnym składzie.

Autorzy nowego badania są jednak pewni, że takteorie stają się nieprawdopodobne, gdy zmierzy się skład izotopowy różnych pierwiastków Ziemi. Zatem wszystkie izotopy pierwiastka chemicznego mają tę samą liczbę protonów, chociaż mają różną liczbę neutronów. Izotopy z mniejszą liczbą neutronów są lżejsze i dlatego powinny łatwiej ulatniać się. Gdyby teoria parowania podczas ogrzewania była słuszna, wówczas na Ziemi byłoby mniej tych lekkich izotopów niż w pierwotnych chondrytach. Ale pomiary izotopów pokazują inny obraz.

Nowy pomysł

Modele dynamiczne, za pomocą którychnaukowcy modelują powstawanie planet i pokazują, że planety w Układzie Słonecznym powstawały stopniowo. Z biegiem czasu drobne ziarna zamieniły się w kilometrowe planetozymale, gromadzące coraz więcej materiału pod wpływem przyciągania grawitacyjnego.

Podobnie jak chondryty, planetozymale są małeciała kosmiczne wykonane z kamienia i metalu. Jednak w przeciwieństwie do chondrytów były wystarczająco nagrzane, aby rozróżnić się na metaliczny rdzeń i skalisty płaszcz. Co więcej, planetozymale, które powstały w różnych obszarach wokół młodego Słońca lub w różnym czasie, mają różny skład chemiczny.

Pytanie brzmiało, czy przypadkowa kombinacja różnych planetozymali może faktycznie uformować Ziemię w znanym dzisiaj składzie.

Testowanie teorii

Aby się tego dowiedzieć, zespół przeprowadził testy komputerowemodelowanie. Podczas tego procesu tysiące planetozymali zderzyło się ze sobą we wczesnym Układzie Słonecznym. Modele zostały zaprojektowane w taki sposób, aby z biegiem czasu ze skał kosmicznych wyłoniły się ciała niebieskie odpowiadające czterem planetom skalistym – Merkuremu, Wenus, Ziemi i Marsowi.

Badanie wykazało, że mieszanina wielu różnych planetozymali może w rzeczywistości doprowadzić do powstania Ziemi, o której wiedzą naukowcy.

Jak to pomoże?

Planetolodzy mają teraz mechanizm, który to umożliwialepiej wyjaśnia powstawanie nie tylko Ziemi, ale także innych planet skalistych. Można go wykorzystać na przykład do przewidywania, jak skład Merkurego różni się od składu innych planet skalistych. Nawet poza Układem Słonecznym.