В соответствии с небулярной гипотезой, Солнечная система, как полагают, сформировалась в процессе аккреции. По сути, это началось, когда массивное облако пыли и газа (также известное как Солнечная туманность) испытало гравитационный коллапс в своем центре, породив Солнце. Оставшаяся пыль и газ затем сформировались в протопланетный диск вокруг Солнца, который постепенно объединился, чтобы сформировать планеты.
Тем не менее, многое о том, как планеты эволюционировали и стали различаться в своих композициях, осталось загадкой. К счастью, новое исследование, проведенное группой исследователей из Бристольского университета, подошло к этому вопросу с новой точки зрения. Исследуя комбинацию образцов Земли и метеоритов, они пролили новый свет на то, как формируются и развиваются такие планеты, как Земля и Марс.
В последнее время в научном журнале появилось исследование под названием «Изотопные доказательства магния, свидетельствующие о том, что аккреционная потеря пара формирует составы планет». Природа. Под руководством Ремко Хина, старшего научного сотрудника Школы наук о Земле в Бристольском университете, команда сравнила образцы породы с Земли, Марса и астероида Веста, чтобы сравнить уровни изотопов магния в них.
Их исследование попыталось ответить на вопрос, который был в научном сообществе в прошлом - то есть, сформировались ли планеты такими, какими они являются сегодня, или они со временем приобрели свои отличительные составы? Как объяснил доктор Ремко Хин в пресс-релизе Бристольского университета:
«Мы предоставили доказательства того, что такая последовательность событий произошла при формировании Земли и Марса с использованием высокоточных измерений их изотопного состава магния. Соотношения изотопов магния изменяются в результате потери пара силиката, который предпочтительно содержит более легкие изотопы. Таким образом, мы подсчитали, что более 40 процентов массы Земли было потеряно во время ее строительства. Эта ковбойская работа, как описал один из моих соавторов, также была ответственна за создание уникальной композиции Земли.”
Чтобы сломать это, аккреция состоит из групп материала, сталкивающегося с соседними группами, чтобы сформировать более крупные объекты. Этот процесс очень хаотичен, и материал часто теряется, а также накапливается из-за чрезмерного тепла, создаваемого этими высокоскоростными столкновениями. Также считается, что это тепло создало океаны магмы на планетах по мере их образования, не говоря уже о временной атмосфере испаренной породы.
Пока планеты не стали примерно такого же размера, как Марс, их сила гравитационного притяжения была слишком слабой, чтобы удерживать эти атмосферы. И по мере того, как происходило больше столкновений, состав этой атмосферы и самих планет существенно изменился бы. Как именно земные планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс - с течением времени получили свои текущие составы с низким содержанием летучих веществ - это то, на что ученые надеялись обратиться.
Например, некоторые полагают, что текущие составы планет являются результатом определенных комбинаций газа и пыли во время самых ранних периодов формирования планет - когда земные планеты богаты силикатами / металлами, но бедны летучими веществами, из-за которых элементы были наиболее распространены ближе всего к солнце. Другие предположили, что их нынешний состав является следствием их бурного роста и столкновений с другими телами.
Чтобы пролить свет на это, доктор Хин и его коллеги проанализировали образцы Земли, а также метеориты с Марса и астероида Весты, используя новый аналитический подход. Этот метод позволяет получить более точные измерения изотопов магния, чем любой предыдущий метод. Этот метод также показал, что все дифференцированные тела - такие как Земля, Марс и Веста - имеют изотопически более тяжелые составы магния, чем хондритные метеориты.
Из этого они смогли сделать три вывода. С одной стороны, они обнаружили, что Земля, Марс и Веста имеют различные изотопы магния, которые не могут быть объяснены конденсацией из Солнечной туманности. Во-вторых, они отметили, что изучение тяжелых изотопов магния показало, что во всех случаях планеты теряли около 40% своей массы в период формирования после повторных эпизодов испарения.
Наконец, они определили, что процесс аккреции приводит к другим химическим изменениям, которые генерируют уникальные химические характеристики Земли. Короче говоря, их исследование показало, что Земля, Марс и Веста все испытывают значительные потери материала после формирования, что означает, что их специфические составы, вероятно, были результатом столкновений во времени. Как добавил доктор Хин:
«Наша работа меняет наши взгляды на то, как планеты достигают своих физических и химических характеристик. Хотя ранее было известно, что построение планет является насильственным процессом и что состав таких планет, как Земля, различен, не было ясно, что эти особенности были связаны. Сейчас мы показываем, что потеря пара во время столкновений планет при высоких энергиях оказывает глубокое влияние на состав планеты ».
Их исследование также показало, что этот насильственный процесс формирования может быть характерным для планет в целом. Эти выводы важны не только для формирования Солнечной системы, но и для внелочных планет. Когда придет время исследовать далекие звездные системы, отличительные составы их планет расскажут нам многое об условиях, из которых они сформировались, и о том, как они появились.
