V zelo zgodnjih letih sončnega sistema je nastala zgodnja Zemlja veliko manj časa, kot smo prej mislili.
Po novi analizi izotopov železa, ki jih najdemo v meteoritih, je večina Zemlje potrebovala le 5 milijonov let, da so se združili – nekajkrat manj, kot kažejo sedanji modeli.
Ta revizija je pomemben prispevek k našemu trenutnemu razumevanju nastanka planetov, kar kaže na to, da so lahko mehanizmi bolj raznoliki, kot si mislimo, tudi med planeti iste vrste, ki se nahajajo na istem območju – kamniti planeti, kot sta Mars in Zemlja.
Veste, nismo 100% prepričani, kako nastajajo planeti. Astronomi imajo precej dobro splošno idejo, toda natančnejše podrobnosti … no, precej težko jih je videti v akciji.
Široke poteze procesa planetarne tvorbe so povezane s tvorbo same zvezde. Zvezde nastanejo, ko se gruda v oblaku prahu in plina zbere pod lastno težo in se začne vrteti. To povzroči, da okoliški prah in plin krožijo okoli njega, kot voda, ki kroži okoli odtoka.
Ko se vrti, ves ta material tvori ravno ploščo, ki napaja naraščajočo zvezdo. Ne bo pa absorbiran celoten disk – kar ostane, se imenuje protoplanetarni disk in še naprej tvori planete; zato se vsi planeti v sončnem sistemu približno nahajajo na ravni ravnini okoli sonca.
Ko gre za planetarno tvorbo, verjamejo, da se bodo drobni delci prahu in kamnin v disku elektrostatično prijeli drug za drugega. Nato, ko se povečajo, raste tudi njihova gravitacijska sila. Z naključnimi interakcijami in trki začnejo privlačiti druge grozde, ki se povečujejo, dokler ne postanejo cel planet.
Verjeli so, da je za Zemljo ta postopek trajal več deset milijonov let. Toda izotopi železa v zemeljskem plašču po mnenju znanstvenikov z univerze v Kopenhagnu na Danskem kažejo nasprotno.
Zemlja se po svoji sestavi razlikuje od drugih teles v sončnem sistemu. Zemlja, Luna, Mars, meteoriti – vsi vsebujejo naravne izotope železa, kot sta Fe-56 in lažji Fe-54. Toda Luna, Mars in večina meteoritov ima enako število, medtem ko ima Zemlja znatno manj Fe-54.
Edino drugo kozmično telo, ki ima sestavo, podobno sestavi Zemlje, je redka vrsta meteorita, imenovana hondriti CI. Zanimivost teh meteoritov je, da imajo sestavo, podobno sončnemu sistemu kot celoti.
Predstavljajte si, če imate vse sestavine za solato. Vse skupaj zmešajte v enem velikem loncu – to je protoplanetarni disk in nato sončni sistem. Če pa ste svoje sestavine raztrosili v več majhnih lončkih z različnimi razmerji vsake sestavine – imate zdaj ločene planete in asteroide.
Zaradi česar so hondriti CI posebni, so po tej analogiji kot majhni lončki, ki vsebujejo začetni delež sestavin. Imeti eno od teh kozmičnih kamnin pri roki je kot imeti mikrokozmos prahu, ki se je vrtel v protoplanetarnem disku ob zoru sončnega sistema, pred 4,6 milijardami let.
Po sodobnih modelih planetarne tvorbe bi bila vsebnost železa v zemeljskem plašču, če bi se snov preprosto pomešala med seboj, reprezentativna za mešanico vseh vrst meteoritov z večjo vsebnostjo Fe-54.
Dejstvo, da je sestava našega planeta primerljiva le s hondriti CI, kaže na drugačen model tvorbe. Namesto da bi se kopičili, raziskovalci verjamejo, da je železovo jedro Zemlje, ki je nastalo prej v dežju kozmičnega prahu, hitrejši proces kot kopičenje večjih kamnin. V tem času je nastalo železno jedro.
Potem, ko se je sončni sistem ohladil, se je lahko prah CI po prvih nekaj sto tisoč letih preselil navznoter, tja, kjer je nastajala Zemlja. Razpršen je po vsej Zemlji.
Raziskovalci so ugotovili, da je od nastanka protoplanetarnega diska – in velike količine prahu v njem, ki bi lahko padel na Zemljo – trajalo le približno 5 milijonov let, bi se morala Zemlja v tem obdobju narasti, zaključujejo raziskovalci.
“Ta dodani prah CI je natisnil sestavo železa v zemeljskem plašču, kar je mogoče le, če je bila večina prejšnjega železa že v jedru,” je pojasnil geolog Martin Schiller z univerze v Københavnu.
To ne samo, da širi naše razumevanje planetarne tvorbe, ampak lahko vpliva tudi na naše razumevanje življenja v vesolju. Možno je, da je tovrstno planetarno izobraževanje predpogoj za pogoje, ki spodbujajo življenje.
»Zdaj vemo, da se planetarna formacija dogaja povsod. Imamo skupne mehanizme, ki delujejo in ustvarjajo planetarne sisteme. Ko razumemo te mehanizme v našem sončnem sistemu, lahko sklepamo podobne zaključke tudi o drugih planetarnih sistemih v galaksiji, «je dejal kozmokemik Martin Bizzarro z univerze v Københavnu.
Študija je bila objavljena v reviji Science Advances.
Viri: Foto: NASA / JPL
