Новое исследование показывает, что Земля сформировалась намного быстрее, чем считалось ранее

Предшественник нашей планеты, прото-Земля, сформировавшийся за промежуток времени около пяти миллионов лет, показывает новое исследование, проведенное Центром по образованию звезд и планет (StarPlan) в Институте Глобус в Университете Копенгагена.

Исследователи объясняют, что в астрономическом масштабе это очень быстро.

Если вы сравните 4,6 миллиарда лет существования Солнечной системы с 24-часовым периодом, новые результаты показывают, что прото-Земля сформировалась примерно за полторы минуты.

Таким образом, результаты StarPlan нарушают традиционную теорию о том, что прото-Земля формировалась в результате случайных столкновений между большими и большими планетными телами в течение нескольких десятков миллионов лет — что эквивалентно примерно 5-15 минутам из вышеупомянутых вымышленных 24 часы формирования.

Вместо этого новые результаты подтверждают более свежую альтернативную теорию о формировании планет в результате накопления космической пыли. Ведущий автор исследования, доцент Мартин Шиллер, объясняет это следующим образом:

«Другая идея заключается в том, что мы начинаем с пыли, по существу. Объекты размером с миллиметр, все собираются вместе, падают на растущее тело и делают планету за один раз», — говорит он, добавляя:

«Не только это влияние быстрого формирования Земли интересно для нашей солнечной системы. Интересно также оценить, насколько вероятно, что планеты сформируются где-то еще в галактике».

Основная масса солнечной системы

Ключ к новому открытию пришел в виде наиболее точных измерений изотопов железа, которые до сих пор были опубликованы с научной точки зрения.

Изучая изотопную смесь металлического элемента в различных метеоритах, исследователи обнаружили только один тип метеоритного материала с составом, аналогичным Земле: так называемые хондриты ХИ.

Исследователи, стоящие за исследованием, описывают пыль в этом хрупком типе метеорита как наш лучший эквивалент объемного состава самой солнечной системы. Эта пыль в сочетании с газом направлялась через околозвездный аккреционный диск на растущее Солнце.

Этот процесс длился около пяти миллионов лет, и наши планеты были сделаны из материала на этом диске. Теперь, по оценкам исследователей, железное ядро ​​прото-Земли также сформировалось уже в течение этого периода, удаляя раннее аккрецированное железо из мантии.

Два разных состава железа

Другие метеориты, например с Марса, говорят нам, что вначале изотопный состав железа в материале, способствующем растущей Земле, был другим. Скорее всего, из-за термической обработки пыли вблизи молодого солнца, объясняют исследователи из StarPlan.

После первых нескольких сотен тысяч лет нашей солнечной системы она стала достаточно холодной для того, чтобы необработанная ХИ-пыль из глубины системы могла проникнуть в область аккреции протоземли.

«Эта добавленная пыль ХИ надпечатала состав железа в мантии Земли, что возможно только в том случае, если большая часть предыдущего железа уже была удалена в ядро. Именно поэтому формирование ядра должно было произойти рано», — объясняет Мартин Шиллер.

«Если бы формирование Земли было случайным процессом, когда вы просто разбивали тела друг о друга, вы никогда бы не смогли сравнить железный состав Земли только с одним типом метеорита. Вы бы получили смесь всего», — добавляет он.

Больше планет, больше воды, возможно, больше жизни

Основываясь на доказательствах теории о том, что планеты образуются в результате накопления космической пыли, исследователи полагают, что такой же процесс может происходить в других местах вселенной.

Это означает, что и другие планеты могут формироваться гораздо быстрее, чем если бы они росли исключительно в результате случайных столкновений между объектами в космосе.

Это предположение подтверждается тысячами экзопланет — планет в других солнечных системах, которые астрономы обнаружили с середины девяностых, объясняет руководитель Центра и соавтор исследования, профессор Мартин Биззарро:

«Теперь мы знаем, что формирование планет происходит везде. У нас есть общие механизмы, которые работают и создают планетные системы. Когда мы понимаем эти механизмы в нашей собственной солнечной системе, мы можем сделать аналогичные выводы о других планетных системах в галактике. и как часто вода накапливается », — говорит он, добавляя:

«Если теория ранней планетарной аккреции действительно верна, то вода, скорее всего, является просто побочным продуктом образования планеты, подобной Земле, — делая ингредиенты жизни, как мы ее знаем, с большей вероятностью можно найти в других местах планеты. вселенная «.

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Университетом Копенгагена . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. Мартин Шиллер, Мартин Биззарро, Жюльен Зиберт. Изотоп железа свидетельствует о очень быстрой аккреции и дифференциации прото-Земли . Достижения науки , 2020; 6 (7): eaay7604 DOI: 10.1126 / sciadv.aay7604