Долгие годы планетологи считали, что Земля получила воду и значительную часть своей массы благодаря щедрым «посылкам» с холодных окраин Солнечной системы. Однако новое исследование швейцарских ученых разрушает этот консенсус. Оказалось, что наша планета собрана исключительно из материалов внутренней части Солнечной системы, а внешняя доставка была практически полностью перекрыта гравитацией молодого Юпитера.
Как собрать пригодную для жизни планету? Берем много силикатов, добавляем железное ядро и ставим поближе к Солнцу, чтобы вода не промерзала до дна. Но есть загвоздка: в молодой Солнечной системе вблизи звезды было адски жарко. Считалось, что летучие вещества (включая воду и углерод) просто не могли там сконденсироваться и удержаться.
Отсюда родилась популярная научная гипотеза: изначальная Земля формировалась сухой как камень, а воду и другие летучие соединения ей «доставили» позже — с помощью богатых углеродом астероидов и комет, прилетевших из-за орбиты Юпитера. Разные оценки гласили, что от 6% до 40% строительного материала нашей планеты — это импорт с холодных окраин.
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) Паоло Сосси (Paolo Sossi) и Дэн Бауэр (Dan Bower) решили проверить эту гипотезу статистикой.
Обычно геологи изучают происхождение пород по изотопам — атомам одного элемента с разным количеством нейтронов. Изотопный состав работает как химический штрихкод: породы из разных частей Солнечной системы имеют разные «паспорта». Предыдущие исследования по этой теме обычно опирались на анализ всего одного-двух элементов (например, кислорода, титана или хрома).
Сосси и Бауэр пошли дальше. Они собрали данные по 10 различным изотопным системам в метеоритах, породах Марса, астероида Веста и Земли. «По сути, мы провели эксперимент в области науки о данных (Data Science), — отмечает Сосси. — Мы применили вероятностные статистические методы, которые редко используются в геохимии, хотя это невероятно мощный инструмент».
Результаты вычислений удивили самих авторов. Выяснилось, что химический состав Земли не имеет следов смешивания с материалами из внешней Солнечной системы. Наша планета состоит исключительно из неуглеродистого материала, характерного для «внутреннего кольца». Доля внешнего материала в массе Земли составляет менее 2%, а скорее всего, вообще равна нулю.
Кто в этом виноват? Главный подозреваемый — Юпитер. Газовый гигант рос так быстро и стал таким массивным, что его гравитация пробила широкую щель в газопылевом протопланетном диске молодого Солнца. Юпитер сработал как космический вышибала или непроницаемая таможня, физически заблокировав миграцию вещества с ледяных окраин во внутреннюю зону. В итоге Земля росла в относительно статичной «домашней» среде, просто поглощая соседей по орбите.
Выводы цюрихских ученых решают одну проблему, но тут же создают другую. Если Земля — на 100% продукт местного производства, и никакие ледяные кометы из-за Юпитера массово к нам не прилетали, откуда на планете взялись океаны?
Вывод напрашивается сам собой: вода и другие летучие вещества должны были изначально присутствовать во внутренней Солнечной системе, несмотря на высокие температуры. Как именно они там сохранились и не улетучились — это следующая большая загадка, которую намерена разгадать команда Сосси.
Кроме того, анализ показал, что Земля, Марс и астероид Веста выстраиваются в четкую химическую родственную линию. Ученые предсказывают, что Венера и Меркурий имеют точно такие же «местные» изотопные штрихкоды. Однако проверить это аналитически пока нельзя: на Земле пока нет ни одного подтвержденного образца грунта с этих планет.
Открытие швейцарцев делает историю планеты более «оседлой»: молодая Земля никого не ждала и построила себя сама из того, что было под рукой. Впрочем, ставить финальную точку в вопросе формирования планет пока рано. Паоло Сосси признается: «Нам с Дэном предстоит еще множество жарких дебатов о составе Земли с коллегами, потому что научный дискурс о наших строительных блоках далек от завершения».
Источник: Nature Astronomy — «Homogeneous accretion of the Earth in the inner Solar System«, Paolo A. Sossi, and Dan J. Bower.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Вода во Вселенной появилась гораздо раньше, чем мы предполагали
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.