Задовго до того, як Земля перетворилася на знайому нам «блакитну крапку» з океанами та життям, вона була зовсім іншою — гарячим, молодим світом із киплячим океаном магми. Близько 4,5 мільярда років тому цей незавершений зародок планети, який учені називають протоземлею, зазнав катастрофічного удару: у нього врізався об’єкт розміром із Марс, відомий як Тея. Цей космічний зіткнення не лише повністю змінило хімічний склад нашої планети, а й дало початок Місяцю.
Тепер дослідники вперше виявили матеріальні сліди тієї давньої планети — фрагменти порід, які, схоже, збереглися з часів до цього грандіозного удару. Їхня хімія не схожа ні на одну іншу породу Землі, і навіть не збігається з жодним із відомих метеоритів. Це — перші фізичні свідчення існування протоземлі.
Пам’ять планети в атомах калію
Головна підказка прихована в ізотопах калію, одного з ключових елементів, який дозволяє геологам відтворювати події найдавнішого минулого. Калій-40 — надзвичайно рідкісний ізотоп, лише один атом із кожних 8500 має таку форму. Він повільно розпадається на аргон і є природним годинником, за яким учені вимірюють вік планетних матеріалів.
Команда науковців помітила, що в деяких зразках із глибин Землі рівень калію-40 нижчий, ніж у сучасних породах. Такої різниці не можна пояснити звичайними геологічними процесами. Це означає, що ці породи утворилися в іншому середовищі — можливо, ще до того, як Тея зіткнулася із Землею.
Метеорити як підказка з минулого
Щоб перевірити свою гіпотезу, дослідники звернулися до метеоритів — уламків, які зберігають хімічну пам’ять ранньої Сонячної системи. Аналіз 32 зразків показав цікаву закономірність: метеорити з внутрішньої частини Сонячної системи мали схожий ізотопний склад із земними породами, а ось ті, що походять із зовнішніх регіонів, демонстрували суттєві відмінності.
Саме така «аномалія» і виявилася в древніх земних породах. Це натяк на те, що частина сучасної Землі — це залишки доударного світу, який зберіг свою хімію незмінною протягом мільярдів років.
Пошук найдавніших свідків
Щоб знайти докази на власній планеті, учені вирушили в подорож до найстаріших геологічних регіонів — у Гренландію, Канаду та Південну Африку. Зібрані там породи віком понад 3,5–4 мільярди років порівняли з молодими вулканічними зразками з Гаваїв і острова Реюньйон.
Після складних лабораторних процедур — розчинення, фільтрації та вимірювання за допомогою мас-спектрометра — стало ясно: древні породи мають приблизно на 65 частин на мільйон менше калію-40, ніж будь-які інші земні матеріали. Це не випадковість — це почерк іншої, старішої Землі.
Сліди планети, якої більше немає
Моделювання показало, що така нестача калію-40 могла існувати лише до зіткнення з Теею. Після удару і наступного перемішування мантії ізотопний баланс мав би вирівнятися. Але частина глибоких порід, імовірно, уникла цього процесу — і саме вони зберегли в собі «ДНК» протоземлі.
Це відкриття не лише заповнює порожню сторінку в історії нашої планети, а й допомагає зрозуміти, як відбувалося народження планет у Сонячній системі. Давні ізотопні підписи — це наче відбитки пальців космічного минулого, які дозволяють побачити, якою була Земля до того, як стала домом для життя.
Якщо колись ми шукатимемо, як виглядала наша планета до Місяця, відповідь, здається, вже знайдена — у стародавніх породах, що мовчки зберігають пам’ять про першу Землю.
Дослідження опубліковане в журналі Nature Geoscience.