Мільярди років тому в гігантському диску пилу, газу та кам’яного матеріалу, який обертався навколо нашого молодого сонця, все більші й більші тіла об’єднувалися, щоб зрештою утворити планети, супутники й астероїди, які ми бачимо сьогодні.
Вчені все ще намагаються зрозуміти процеси, за допомогою яких утворилися планети, включно з нашою рідною планетою. Один зі способів вивчення того, як утворилася Земля, — досліджувати магму, яка тече з глибини планети. Хімічні сигнатури цих зразків містять запис про час і природу матеріалів, які об’єдналися, щоб утворити Землю — аналогічно тому, як скам’янілості дають нам підказки про біологічне минуле Землі.
Тепер дослідження, проведене Каліфорнійським технологічним інститутом, показує, що рання Земля утворилася з гарячих і сухих матеріалів, що вказує на те, що вода на нашій планеті — вирішальний компонент для еволюції життя — повинна була з’явитися пізно в історії формування Землі.
Дослідження за участю міжнародної групи дослідників було проведено в лабораторіях Франсуа Тіссо, доцента кафедри геохімії та дослідника Інституту медичних досліджень Heritage; та Іган Чжан з Університету Китайської академії наук. У журналі Science Advances з’являється стаття під назвою «I/Pu показує, що Земля в основному накопичена з бідних леткими диференційованих планетезималей». Аспірант Каліфорнійського технологічного інституту Вейї Лю є першим автором статті.
Хоча у людей немає способу подорожувати в глиб нашої планети, камені глибоко в землі можуть природним чином пробиватися на поверхню у вигляді лави. Батьківські магми цих лав можуть походити з різних глибин Землі, таких як верхня мантія, яка починається приблизно на 15 кілометрах під поверхнею і простягається приблизно на 680 кілометрів; або нижня мантія, яка простягається з глибини 680 кілометрів аж до межі ядра та мантії приблизно на 2900 кілометрах під нашими ногами.
Подібно до зразків різних шарів торта — глазурі, начинки, бісквіта — вчені можуть досліджувати магму, що походить з різних глибин, щоб зрозуміти різні «смаки» шарів Землі: хімічні речовини, що містяться в них, і їх співвідношення один до одного.
Оскільки утворення Землі не було миттєвим, а натомість включало акрецію матеріалів з часом, зразки з нижньої та верхньої мантії дають різні ключі до того, що відбувалося з часом під час акреції Землі.
У новому дослідженні команда виявила, що рання Земля в основному складалася з сухих кам’янистих матеріалів: хімічні сигнатури з глибини планети показали відсутність так званих летких речовин, які легко випаровуються, як вода та йод. Навпаки, зразки верхньої мантії виявили вищу частку летючих речовин, утричі ніж у нижній мантії.
На основі цих хімічних співвідношень Лю створив модель, яка показала, що Земля утворилася з гарячих, сухих, кам’янистих матеріалів і що значне додавання необхідних для життя летких речовин, у тому числі води, відбулося лише протягом останніх 15% (чи менше) формування Землі..
Дослідження є вирішальним внеском у теорії формування планет, галузі, яка за останні десятиліття зазнала кількох змін парадигми та досі характеризується бурхливими науковими дебатами. У цьому контексті нове дослідження робить важливі прогнози щодо природи будівельних блоків інших планет земної групи — Меркурія та Венери — які, як очікується, утворилися з подібних сухих матеріалів.
«Дослідження космосу до віддалених планет дійсно важливо, тому що водний світ, мабуть, найкраще місце для пошуку позаземного життя», — каже Тіссо. «Але не слід забувати про внутрішню частину Сонячної системи. Майже 40 років не було жодної місії, яка б торкалася поверхні Венери, і ніколи не було місії на поверхню Меркурія. Нам потрібно мати можливість вивчати ці світи., щоб краще зрозуміти, як утворилися планети земної групи, такі як Земля».
Окрім Лю та Тіссо, співавторами є Чжан з Університету Китайської академії наук; Гійом Авіс з Університету Парі Сіте, Інституту фізичної культури світу в Парижі; Жилін Є з Китайської академії наук; і Цін-Чжу Інь з Каліфорнійського університету в Девісі. Джерело