Учёные поражены открытием, которое меняет историю происхождения Земли

Ученые долго спорили о том, откуда появился материал, из которого сформировалась Земля. Новое исследование планетологов Паоло Сосси и Дэна Бауэра из ETH Zurich ставит под сомнение прежние представления о значительном вкладе вещества из внешней части Солнечной системы, пишет Rutab.net.

Ранее многие исследователи предполагали, что от 6 до 40% строительного материала Земли могло прибыть из области за орбитой Юпитера.

Эта гипотеза была важна для объяснения происхождения летучих веществ, включая воду. Если бы они поступили из дальних регионов, это означало бы активный перенос материи между внешней и внутренней частями молодой Солнечной системы.

Сосси и Бауэр сравнили существующие данные об изотопных соотношениях в большом наборе метеоритов, включая образцы, связанные с Марсом и астероидом Веста, с изотопным составом Земли.

Изотопами называют разновидности атомов одного элемента с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов и, соответственно, разной массой.

Применив новый подход к анализу данных, ученые пришли к выводу, что материал Земли целиком происходил из внутренней части Солнечной системы.

По их оценке, на вещество из внешней области приходится менее 2% общей массы планеты. Не исключено, что такого вклада не было вовсе.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Сосси отметил, что расчеты указывают на происхождение строительного материала Земли из единого резервуара вещества.

Бауэр добавил, что ученые были удивлены выводом о том, что Земля состоит из материала внутренней Солнечной системы, который не совпадает ни с одной комбинацией известных метеоритов.

Команда ETH Zurich использовала уже имеющиеся измерения по десяти различным изотопным системам в метеоритах. Более ранние исследования обычно ограничивались двумя такими системами.

По словам Сосси, работа фактически представляла собой эксперимент с данными. Ученые применили статистические расчеты, которые редко используются в геохимии, хотя могут быть мощным инструментом.

Изотопы в метеоритах десятилетиями помогают ученым определять, где формировались небесные тела и из каких регионов Солнечной системы они происходят.

Долгое время главным инструментом для таких выводов служили изотопы кислорода. Ситуация изменилась в начале 2010-х годов, когда исследователи показали, что изотопы других элементов, включая хром и титан, также могут указывать на происхождение метеоритов.

Это позволило разделить метеориты на две крупные группы. Неуглеродистые метеориты формировались во внутренней Солнечной системе, а углеродистые, содержащие больше воды и углерода, происходят из внешней области.

Согласно новому анализу, Земля целиком состоит из неуглеродистого материала.

Исследователи не нашли подтверждений ранее предполагаемого обмена веществом между внутренним и внешним резервуарами Солнечной системы.

Это может означать, что Земля росла в сравнительно стабильной среде, постепенно присоединяя небольшие соседние планетезимали.

Такой вывод также предполагает, что большая часть летучих веществ, включая воду, должна была уже присутствовать во внутренней части Солнечной системы.

Одним из возможных объяснений разделения молодой Солнечной системы ученые называют влияние Юпитера.

Когда газовый гигант быстро рос, его гравитация могла создать разрыв в протопланетном диске вокруг молодого Солнца. В таких дисках из газа и пыли формируются планеты.

Юпитер, вероятно, действовал как барьер и ограничивал перемещение вещества из внешней части Солнечной системы во внутреннюю.

До сих пор ученые не знали, насколько эффективным был этот барьер. Новый анализ показывает, что в область формирования Земли попало крайне мало вещества из-за орбиты Юпитера.

Бауэр подчеркнул, что расчеты опираются на сами данные, а не на физические допущения, которые пока остаются не до конца понятными.

Результаты также показывают, что состав вещества Земли близок к составу Марса и Весты.

Исследователи допускают, что Меркурий и Венера могут соответствовать той же схеме, что Земля, Марс и Веста.

По словам Сосси, на основе проведенного анализа теоретически можно предсказать состав этих двух планет.

Проверить это напрямую пока невозможно, поскольку у ученых нет образцов пород с Меркурия и Венеры, которые можно было бы изучить тем же способом.

Новое исследование ставит и важный вопрос о происхождении земной воды. Если Земля не получила значительные объемы богатого водой материала из внешней Солнечной системы, необходимо объяснить, как в горячей внутренней области оказалось достаточно воды для будущих океанов.

Сосси и его команда планируют заняться этим вопросом в дальнейших исследованиях.

Также ученые хотят понять, могут ли похожие процессы происходить в планетных системах вокруг других звезд.

При этом Сосси отметил, что научная дискуссия о строительных блоках Земли остается далекой от завершения, несмотря на новые результаты.