Відповідно до туманної гіпотези, як вважається, Сонячна система сформувалася в процесі аккреції. По суті, це почалося, коли масивна хмара пилу та газу (ака. Сонячна туманність) зазнала гравітаційного колапсу в центрі, народжуючи Сонце. Потім пил і газ утворюються в протопланетному диску навколо Сонця, який поступово зливається, утворюючи планети.
Однак багато про те, як еволюціонували планети, щоб стати чіткими у своїх композиціях, залишається загадкою. На щастя, нове дослідження групи дослідників з Брістольського університету підійшло до цього питання з новою перспективою. Вивчивши комбінацію зразків Землі та метеоритів, вони пролили нове світло на те, як планети на зразок Землі та Марса формувалися та еволюціонували.
Дослідження під назвою «Докази ізотопів магнію, які свідчать про те, що приріст втрат пари формує планетарні композиції», нещодавно з’явився в науковому журналі Природа. Команда під керівництвом Ремко К. Хіна, старшого наукового співробітника школи наук про Землю в Брістольському університеті, порівняла зразки гірських порід із Землі, Марса та астероїда Вести для порівняння рівнів ізотопів магнію в них.
Їх дослідження спробувало відповісти на те, що було затятим питанням у науковому співтоваристві - тобто планети формувались такими, якими вони є сьогодні, чи вони придбали свої характерні композиції з часом? Як пояснив доктор Ремко Хін у прес-релізі університету в Брістолі:
«Ми надали докази того, що подібна послідовність подій відбувалась при формуванні Землі та Марса, використовуючи високоточні вимірювання їх ізотопних композицій магнію. Співвідношення ізотопів магнію змінюються внаслідок втрати парів силікату, який переважно містить більш легкі ізотопи. Таким чином, ми підрахували, що понад 40 відсотків маси Землі було втрачено під час її будівництва. Ця робота з будівництва ковбоя, як описав її один із моїх співавторів, також відповідала за створення унікальної композиції Землі.”
Щоб розбити його, нарощення складається з грудок матеріалу, що стикаються з сусідніми скупченнями, утворюючи більші предмети. Цей процес дуже хаотичний, і матеріал часто втрачається, а також накопичується через надзвичайну спеку, що утворюється внаслідок цих швидкісних зіткнень. Вважається, що ця спека також створила океани магми на планетах під час їх утворення, не кажучи вже про тимчасові атмосфери випареної породи.
Поки планети не набули приблизно таких же розмірів, як Марс, їх сила тяжіння тяжіння була надто слабкою, щоб утримати ці атмосфери. І коли відбулося більше зіткнень, склад цієї атмосфери та самих планет суттєво змінився б. Як саме земні планети - Меркурій, Венера, Земля та Марс - здобули свої поточні, нестабільні для часу склади, - це те, що сподівалися вчені вирішити.
Наприклад, деякі вважають, що поточні композиції планет є результатом особливих комбінацій газу та пилу в найдавніші періоди формування планети - де земні планети багаті на силікати / метали, але на летючі бідності, з-за яких елементів було найчастіше найближчим до сонце. Інші припустили, що їх нинішній склад є наслідком їх бурхливого зростання та зіткнень з іншими органами.
Щоб пролити світло на це, доктор Хін та його соратники проаналізували зразки Землі, а також метеорити з Марса та астероїду Вести, використовуючи новий аналітичний підхід. Ця методика здатна отримати більш точні вимірювання ізотопних раціонів магнію, ніж будь-який попередній метод. Цей метод також показав, що всі диференційовані тіла - як Земля, Марс і Веста - мають ізотопно важчі композиції магнію, ніж метеорити хондритів.
З цього вони змогли зробити три висновки. Для одного вони виявили, що Земля, Марс і Веста мають чіткі ізотопні раціони магнію, які неможливо пояснити конденсацією із Сонячної туманності. По-друге, вони зазначили, що дослідження важких ізотопів магнію виявило, що у всіх випадках планети втрачали близько 40% відсотків своєї маси протягом періоду свого формування після повторних епізодів випаровування.
Нарешті, вони визначили, що процес нарощування призводить до інших хімічних змін, які породжують унікальні хімічні характеристики Землі. Коротше кажучи, їхнє дослідження показало, що Земля, Марс і Веста зазнають значних втрат матеріалу після утворення, а це означає, що їх особливі композиції, ймовірно, були наслідком зіткнень з часом. Як додав доктор Хін:
«Наша робота змінює наші погляди на те, як планети досягають своїх фізичних та хімічних характеристик. Хоча раніше було відомо, що побудова планет є жорстоким процесом і що композиції планет, таких як Земля, є різними, було не ясно, що ці особливості пов'язані між собою. Тепер ми показуємо, що втрата пари під час зіткнення енергії високої енергії планетарного нагромадження має глибокий вплив на склад планети "
Їх дослідження також показало, що цей насильницький процес формування може бути характерним для планет взагалі. Ці висновки важливі не лише, коли йдеться про формування Сонячної системи, але й про позасонячні планети. Коли настане час досліджувати далекі зіркові системи, то відмінні композиції їхніх планет багато розкажуть нам про умови, з яких вони утворилися, і про те, як вони стали.
