|
Земля сформировалась из внутренней части системы
|
|
|
|
Планетологи уже давно спорят о том, откуда взялся материал, из которого образовалась Земля. Несмотря на то, что Земля расположена во внутренней части Солнечной системы, они считают вероятным, что 6-40% этого материала должно было поступить из внешней солнечной системы, то есть из-за пределов Юпитера. Долгое время считалось, что материал из внешней солнечной системы необходим для доставки на Землю летучих компонентов, таких как вода. Соответственно, во время формирования Земли также должен был происходить обмен материалом между внешней и внутренней солнечными системами. Но так ли это на самом деле?
|
|
"Мы были по-настоящему поражены"
|
|
|
|
Планетологи Паоло Сосси и Дэн Бауэр из ETH Zurich сравнили существующие данные об изотопном соотношении широкого спектра метеоритов, в том числе с Марса и астероида Веста, с данными о Земле. Изотопы - это родственные атомы одного и того же элемента (с одинаковым количеством протонов), которые имеют разную массу (разное количество нейтронов).
|
|
|
|
Исследователи проанализировали эти данные по-новому и пришли к удивительному выводу: материал, из которого состоит Земля, полностью происходит из внутренней области Солнечной системы.
|
|
|
|
Напротив, на вещество из внешней части Солнечной системы, вероятно, приходится менее двух процентов массы Земли, а то и вовсе ничего. Соответствующее исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
|
|
|
"Наши расчеты ясно показывают: строительный материал Земли происходит из единого материального резервуара", - говорит Сосси. Его коллега Бауэр добавляет: "Мы были по-настоящему поражены, обнаружив, что Земля полностью состоит из материала из внутренней части Солнечной системы, в отличие от любой комбинации существующих метеоритов".
|
|
|
|
Для своего исследования исследователи ETH использовали существующие данные о десяти различных изотопных системах метеоритов и проанализировали их с помощью специализированного статистического метода. Предыдущие исследования в основном рассматривали только две изотопные системы.
|
|
|
|
"Наши исследования на самом деле являются экспериментами по анализу данных", - говорит Сосси. "Мы провели статистические расчеты, которые редко используются в геохимии, хотя и являются мощным инструментом".
|
|
Изотопная характеристика показывает происхождение
|
|
|
|
Изотопы, содержащиеся в метеоритах, уже давно используются исследователями для определения происхождения небесных тел, то есть того, из какой части Солнечной системы они происходят. Однако исторически для определения их происхождения можно было использовать только различные изотопы элемента кислорода.
|
|
|
|
Только в начале 2010-х годов американский исследователь обнаружил, что для этой цели можно использовать и другие изотопы, такие как хром и титан. Это позволило исследователям разделить метеориты на две категории: неуглеродистые, которые образуются исключительно во внутренней части Солнечной системы, и углеродистые, которые содержат больше воды и углерода и происходят из внешней солнечной системы.
|
|
|
|
Новый анализ показывает, что Земля полностью состоит из неуглеродистого материала. Никаких доказательств предполагаемого ранее обмена между внешним и внутренним резервуарами Солнечной системы обнаружено не было.
|
|
|
|
Таким образом, Земля росла в относительно статичной системе, по мере роста включая в себя соседние планеты меньшего размера. Это также означает, что большинство летучих элементов, таких как вода, уже должны были присутствовать во внутренней части Солнечной системы.
|
|
Юпитер действует как материальный барьер
|
|
|
|
Но почему в нашей солнечной системе существуют два разных источника вещества? Исследователи предполагают, что наша солнечная система разделилась на два источника во время своего формирования из-за быстрого роста и размеров Юпитера.
|
|
|
|
Гравитация газового гиганта пробила брешь в протопланетном диске, вращающемся вокруг молодого Солнца. Эти диски имеют кольцевую форму и состоят из газа и пыли; они являются местом рождения планет. Юпитер препятствовал проникновению вещества из внешней части Солнечной системы во внутреннюю область. Однако степень проницаемости этого барьера до сих пор оставалась неясной.
|
|
|
|
В своем новом анализе два исследователя из ETH продемонстрировали, что почти никакой материал из-за пределов Юпитера не попадал на Землю.
|
|
|
|
"Наши расчеты очень надежны и основаны исключительно на самих данных, а не на физических предположениях, поскольку они еще не до конца поняты", - подчеркивает Бауэр. Анализ также показывает, что материальный состав Земли аналогичен составу Весты и Марса.
|
|
|
|
Исследователи также подозревают, что Венера и Меркурий находятся на одной линии. "Основываясь на нашем анализе, мы можем теоретически предсказать состав этих двух планет", - говорит Сосси. Однако он не может подтвердить это аналитически, поскольку в настоящее время исследователям не доступны образцы горных пород с Меркурия и Венеры, которые являются двумя самыми близкими планетами Солнечной системы.
|
|
Новый свет на историю формирования
|
|
|
|
"Наши результаты проливают новый свет на историю формирования Земли и других каменистых планет", - говорит Сосси.
|
|
|
|
Сосси и его команда намерены продолжить исследование, выяснив, почему в горячей внутренней части Солнечной системы было достаточно воды для образования океанов Земли. Кроме того, они изучат, могут ли эти процессы быть применены к экзопланетным системам.
|
|
|
|
"Однако до тех пор нам с Дэном придется участвовать во многих жарких спорах о материальном составе Земли и соседних с ней планет, потому что научный дискурс о строительных блоках Земли далек от завершения, несмотря на новые открытия", - говорит Сосси.
|
|
|
|
Источник
|
