Новое понимание образования Земли

Несмотря на то, что Земля давно и подробно изучена, на некоторые фундаментальные вопросы еще предстоит найти ответы. Один из них касается образования нашей планеты, о зарождении которой исследователи до сих пор ничего не знают.

Международная исследовательская группа предлагает новый ответ на этот вопрос, основанный на лабораторных экспериментах и ​​компьютерном моделировании, рассказывают в Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH Zurich).

Необъяснимое несоответствие

"В астрофизике и космохимии преобладает теория, что Земля образовалась из хондритных астероидов. Это относительно небольшие, простые блоки из камня и металла, которые сформировались на ранних этапах существования Солнечной системы", - объясняет ведущий автор исследования Паоло Сосси, профессор экспериментальной планетологии в ETH Zurich. "Проблема этой теории состоит в том, что никакая смесь этих хондритов не может объяснить точный состав Земли, которая гораздо беднее на легкие, летучие элементы, такие как водород и гелий, чем мы могли бы ожидать".

В течение многих лет выдвигались разные гипотезы объяснения этого несоответствия. Например, было предположено, что при столкновениях объектов, из которых впоследствии образовалась Земля, выделялось большое количество тепла. Это испарило легкие элементы, оставив планету в ее составе.

Однако Сосси убежден, что эти теории становятся неправдоподобными, как только вы измеряете изотопный состав разных элементов Земли: "Все изотопы химического элемента имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов. Изотопы с меньшим количеством нейтронов легче и поэтому должны легче выходить. Если бы теория испарения при нагревании была верна, мы бы нашли сегодня на Земле меньше легких изотопов, чем в исходных хондритах. Но именно этого и не показывают изотопные измерения".

Космический плавильный котел

Потому команда Сосси искала другое решение. "Динамические модели, с помощью которых мы симулируем образование планет, показывают, что планеты в нашей Солнечной системе формировались постепенно. Маленькие крупинки со временем выросли в планетезимали километрового размера, накапливая все больше и больше материала за счет гравитационного тяготения", - объясняет Сосси.

Новости по подобной теме:

		Как строительные блоки жизни появились на Земле? Подсказки предоставляет цинк в метеоритах
		Наша планета когда-то могла иметь кольцевую систему
		Внешняя Солнечная система может состоять еще из одного пояса малых объектов

Подобно хондритам, планетезимали также представляют собой небольшие тела из камня и металла. Но в отличие от хондритов, они были достаточно нагреты, чтобы разграничиваться на металлическое ядро ​​и каменистую мантию. "Более того, планетезимали, сформировавшиеся в разных областях вокруг молодого Солнца или в разное время, могут иметь очень разный химический состав", - добавляет Сосси. Теперь вопрос о том, может ли случайное сочетание разных планетезималей привести к составу, соответствующему составу Земли.

Чтобы выяснить это, команда запустила симуляции, в которых тысячи планетезималей столкнулись друг с другом в ранней Солнечной системе. Модели были разработаны таким образом, что впоследствии были воспроизведены небесные тела, соответствующие четырем каменистым планетам – Меркурию, Венере, Земле и Марсу. Симуляции показали, что смесь множества различных планетезималей могла привести к эффективному составу Земли. Более того, состав Земли даже является наиболее статистически вероятным результатом этих симуляций.

План для других планет

"Хотя мы и подозревали это, для нас этот результат очень значителен", - вспоминает Сосси. "Теперь у нас есть не только механизм, лучше объясняющий образование Земли, но и эталон для объяснения образования других каменистых планет", - говорит исследователь. Этот механизм может быть использован, например, для прогнозирования того, чем состав Меркурия отличается от состава других каменистых планет. Или как могут быть сложены каменистые экзопланеты вокруг других звезд.

"Наше исследование показывает, как важно учитывать как динамику, так и химию при попытке понять образование планет", - отмечает Сосси. "Я надеюсь, что наши результаты приведут к более тесному сотрудничеству между исследователями в этих двух областях".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Солнечная система
• Земля