У ученых появилась новая теория о том, как образовалась наша планета.
Помимо ответа на загадку того, как наша планета попала сюда, эта теория должна объяснить своеобразный химический состав Земли. И это могло бы помочь рассказать историю других планет, подобных нашей.
«В астрофизике и космохимии преобладает теория о том, что Земля образовалась из хондритовых астероидов. Это относительно небольшие простые блоки из камня и металла, которые образовались в начале Солнечной системы», объясняет профессор экспериментальной планетологии Швейцарской высшей технической школы Цюриха Паоло Сосси.
«Проблема с этой теорией заключается в том, что никакая смесь этих хондритов не может объяснить точный состав Земли, которая намного беднее легкими летучими элементами, такими как водород и гелий, чем мы ожидали».
Исследователи на протяжении многих лет выдвигали многочисленные идеи, чтобы объяснить это, предполагая, что столкновения сырьевых материалов, из которых сформировалась Земля, генерировали огромное количество тепла и испаряли более легкие элементы.
Однако изотопный состав Земли, кажется, предполагает другое: «Все изотопы химического элемента имеют одинаковое количество протонов, хотя и разное количество нейтронов. Изотопы с меньшим количеством нейтронов легче и, следовательно, должны легче ускользать», сказал профессор Сосси. «Если бы теория испарения при нагревании была верна, мы бы нашли сегодня на Земле меньше этих легких изотопов, чем в первоначальных хондритах. Но именно этого не показывают изотопные измерения».
Исследователи начали искать лучший ответ. Считается, что планеты в Солнечной системе формировались с течением времени, когда более мелкие частицы вырастали в планетезимали – небольшие тела аккрецированного газа и пыли – путем накопления материала под действием их гравитационного притяжения.
В отличие от хондритов, планетезимали были достаточно нагреты, чтобы создать разделение между их металлическим ядром и каменистой мантией; более того, планетезимали, образовавшиеся в разных областях вокруг Солнца или в разное время, могут иметь совершенно разный химический состав.
Команда провела моделирование столкновения тысяч планетезималей, чтобы увидеть, могут ли они образовать тела, подобные Меркурию, Венере, Земле и Марсу. Моделирование показывает, что не только смесь множества различных планетезималей могла сформировать Землю, но и то, что планета с составом Земли является наиболее статистически вероятным результатом.
«Несмотря на то, что мы подозревали это, мы все же нашли этот результат очень замечательным», говорит профессор Сосси.
