Ученые предлагают новую теорию образования Земли

Ученые предлагают новую теорию образования Земли

Ученые так долго изучают Землю, но некоторые вопросы остаются без ответа. Международная исследовательская группа под руководством ETH Zurich и Национального центра исследовательских компетенций PlanetS предлагает новый ответ на вопрос — как образовалась Земля.

Преобладающая теория предполагает, что Земля образовалась из хондритовых астероидов. Это относительно небольшие и простые блоки из камня и металла, которые образовались в начале Солнечной системы. Однако проблема с этой теорией заключается в том, что никакая смесь этих хондритов не может объяснить точный состав Земли, которая намного беднее легкими летучими элементами, такими как водород и гелий, чем ожидалось.

За прошедшие годы было предложено множество теорий, объясняющих это несоответствие. Например, предполагалось, что объекты, впоследствии ставшие Землей, столкнулись и произвели огромное тепло. Легкие компоненты испарялись; в результате, оставив планету в ее нынешнем составе.

Ведущий автор исследования Паоло Сосси, профессор экспериментальной планетологии в ETH Zurich, сказал: «Все изотопы химического элемента имеют одинаковое количество протонов, хотя и разное количество нейтронов. Изотопы с меньшим количеством нейтронов легче и, следовательно, должны легче улетучиваться. Если бы теория теплового испарения была верна, мы бы нашли сегодня на Земле меньше легких изотопов, чем в первоначальных хондритах. Но именно этого не показывают изотопные измерения».

Ученые в этом новом исследовании искали другое решение.

Сосси объясняет, «Динамические модели, с помощью которых мы моделировали формирование планет, показывают, что планеты в нашей Солнечной системе формировались постепенно. Крошечные зерна со временем превратились в планетезимали километрового размера, накапливая все больше и больше материала за счет гравитационного притяжения».

«Подобно хондритам, планетезимали также представляют собой небольшие тела из камня и металла. Но в отличие от хондритов, они были достаточно нагреты, чтобы дифференцироваться на металлическое ядро ​​и скалистую мантию».

«Кроме того, планетезимали, образовавшиеся в разных областях вокруг молодого Солнца или в разное время, могут иметь очень разный химический состав. Вопрос в том, приводит ли случайное сочетание разных планетезималей к составу, соответствующему составу Земли».

Ученые провели моделирование, в котором десятки тысяч планетезималей столкнулись с ранней Солнечной системой, чтобы выяснить это. Модели были созданы таким образом, чтобы можно было постепенно воспроизвести четыре скалистые планеты: Меркурий, Венеру, Землю и Марс. Моделирование показывает, что состав Земли может быть результатом комбинации нескольких планетезималей. Кроме того, наиболее статистически вероятным результатом моделей является состав Земли.

Соси вспоминает, «Хотя мы подозрительны, мы все же находим этот результат очень замечательным. Теперь у нас есть не только механизм, который лучше объясняет формирование Земли, но и ссылка на объяснение образования других каменистых планет».

«Механизм можно использовать, например, для предсказания того, чем состав Меркурия отличается от состава других каменистых планет. Или как могут состоять каменистые экзопланеты других звезд».

«Наше исследование показывает, насколько важно учитывать как динамику, так и химию, пытаясь понять формирование планет. Я надеюсь, что наши результаты приведут к более тесному сотрудничеству между исследователями в этих двух областях».

Ссылка на журнал:

    Sossi, PA, Stotz, IL, Jacobson, SA et al. Стохастическая аккреция Земли. Нат Астрон (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01702-2

Похожие сообщения

Оставить комментарий

ошибка: