Питання про те, з якого матеріалу сформувалася Земля, десятиліттями залишалося одним із ключових у планетології. Довгий час вчені вважали, що наша планета утворилася не лише з речовини внутрішньої частини Сонячної системи, а й отримала значну частину матеріалу ззовні — з регіонів за орбітою Юпітера. Саме цей «зовнішній внесок» пояснював наявність води та інших летких речовин. Однак нове дослідження змушує переглянути цю теорію.
Група вчених із ETH Zurich під керівництвом Паоло Соссі та Ден Бауер провела масштабний аналіз ізотопного складу метеоритів і порівняла його з даними про Землю. Ізотопи — це різновиди атомів одного елемента, які мають однакову кількість протонів, але різну масу через різну кількість нейтронів. Саме ці відмінності дозволяють «відстежити» походження космічного матеріалу.
Вчені проаналізували одразу десять ізотопних систем — значно більше, ніж у попередніх роботах — і застосували сучасні статистичні методи, які рідко використовуються в геохімії. Результат виявився несподіваним: практично весь матеріал, з якого сформувалася Земля, походить виключно з внутрішньої частини Сонячної системи. Частка речовини із зовнішніх регіонів, якщо вона взагалі існує, становить менш ніж 2%.
Це означає, що Земля формувалася з так званого некарбоністого матеріалу — речовини, характерної для внутрішніх областей Сонячної системи. Раніше вважалося, що для пояснення наявності води необхідне «змішування» з карбоністими матеріалами, багатими на воду та органічні сполуки, які походять із зовнішніх регіонів. Однак нові дані не підтверджують такої взаємодії.
Дослідження також показало, що склад Землі дуже схожий на склад таких об’єктів, як Веста і Марс, що свідчить про їхнє спільне походження з одного «резервуару» матеріалу. Ймовірно, Земля зростала, поступово «поглинаючи» менші тіла у своїй околиці.
Ключову роль у розділенні Сонячної системи на дві зони — внутрішню та зовнішню — міг відіграти Юпітер. Завдяки своїй масі та гравітації цей газовий гігант утворив своєрідний бар’єр у протопланетному диску — хмарі газу й пилу, з якої формувалися планети. Такий бар’єр міг перешкоджати переміщенню матеріалу із зовнішніх регіонів до внутрішніх, фактично ізолювавши їх один від одного.
Це відкриття ставить нове питання: якщо Земля сформувалася лише з внутрішнього матеріалу, звідки тоді взялася вода? Вчені припускають, що необхідні для її утворення компоненти могли вже бути присутніми у внутрішній частині Сонячної системи, хоча раніше це вважалося малоймовірним.
Отримані результати відкривають новий погляд на формування не лише Землі, а й інших кам’янистих планет. Вони також можуть допомогти краще зрозуміти, як утворюються планети в інших зоряних системах.
Попри важливість відкриття, самі дослідники підкреслюють, що дискусія ще далека від завершення. Нові дані не закривають питання, а, навпаки, відкривають нові напрямки для досліджень — зокрема походження води та роль різних регіонів у формуванні планет.
І, можливо, найцікавіше — це те, що навіть у добре вивченій Сонячній системі ми все ще відкриваємо фундаментальні речі про власну планету. Відповідне дослідження було опубліковано в журналі Nature Astronomy.