Молодая Земля могла потерять до 40% своей массы

Молодая Земля могла потерять до 40% своей массы

Новое исследование меняет взгляды на то, как планеты приобретают свои физические и химические свойства.

Анализ образцов метеоритов и земных пород позволил ученым из Бристольского университета (Великобритания) установить последовательность событий, которые привели к формированию Земли и Марса.

Считается, что планеты «растут» в ходе столкновений со своими соседями, постепенно накапливая массу. Это хаотический процесс: материал то теряется, то приобретается.

При столкновении массивных космических тел, мчащихся на скорости несколько километров в секунду, выделяется значительное количество тепла, которое, в свою очередь, создает океаны магмы и временную атмосферу из испаренных пород. Однако, если молодая планета все еще недостаточно массивна, ее гравитационное поле слишком слабое, чтобы удерживать силикатную атмосферу. В итоге повторяющийся процесс приобретения и потери атмосферы вкупе с продолжающимися столкновениями существенно изменяет состав планеты.

«Используя высокоточные измерения изотопных композиций магния, мы представили доказательства того, что такая последовательность событий имела место при формировании Земли и Марса. По нашим оценкам, на этапе становления наша планета потеряла более 40 процентов массы», – рассказывает Ремко Хин, ведущий автор исследования, представленного в журнале Nature.

Исследование проводилось в попытке разрешить многолетний вопрос о происхождении планет, бедных на легкие элементы. Является ли это результатом процессов, которые происходили в туманности ранней Солнечной системы, или это следствие их бурного роста?

В поисках ответа команда проанализировала образцы земных пород и метеоритов с Марса и астероида Весты, используя новую методику, которая позволила им получить самые точные на сегодня значения соотношений изотопов магния.

Основные выводами работы стали три заключения. Во-первых, Земля, Марс и астероид Веста имеют соотношения изотопов магния, отличные от любых правдоподобных первоначальных материалов туманности, из которой родилась Солнечная система. Во-вторых, изотопные композиции магния указывают на значительную потерю массы молодыми планетами в ходе повторяющихся потерь атмосфер из испаренных пород. И наконец, постоянные столкновения Земли с космическими телами в юности привели к изменениям, которые придали уникальные химические свойства нашей планете.

«Наша работа меняет взгляды на то, как планеты приобретают свои физические и химические свойства. Известно, что строительство планет – это жестокий процесс, известно, что их составы отличаются, но было неясно, есть ли между этим связь. Теперь мы показали, что потеря образовавшихся при столкновениях испаренных пород оказывает глубокое влияние на состав планет», – пояснил Ремко Хин.

Исследователи считают, что их выводы применимы не только к Земле и Марсу, но и ко всем планетам в Солнечной системе и за ее пределами.