Порівняння ізотопного складу земних порід і зразків Місяця, проведене міжнародною групою дослідників, дало змогу уточнити походження матеріалу, з якого сформувалася протопланета Тея. Науковці дійшли висновку, що її будівельні компоненти, як і більшість речовини ранньої Землі, походять із внутрішньої частини Сонячної системи.
За актуальними вимірюваннями ізотопів заліза, здійсненими фахівцями зі Сполучених Штатів, Німеччини, Франції та Китаю, Місяць сформувався після зіткнення прото-Землі з Теєю. Дослідницька команда проаналізувала характеристики ізотопних резервуарів у земних породах, місячних зразках та метеоритах і встановила, що хімічні співвідношення вказують на спільне джерело походження з внутрішніх зон протопланетного диска. Розрахунки також демонструють високу ймовірність того, що Тея виникла в області, розташованій ближче до Сонця, ніж місце формування Землі.
«Склад небесного тіла архівує всю його історію формування, включаючи місце походження», – зазначив старший автор дослідження доктор Торстен Кляйне з Інституту дослідження Сонячної системи імені Макса Планка. – «Співвідношення, в якому присутні певні ізотопи металів у небесному тілі, є особливо показовими».
Той факт, що ізотопи одного елемента відрізняються масою через різну кількість нейтронів, дав змогу відтворити умови, які існували на ранніх етапах розвитку Сонячної системи. Оскільки співвідношення ізотопів у зовнішніх і внутрішніх регіонах протосонячного диска могли відрізнятися, саме їхній розподіл став індикатором походження первинних матеріалів. Такі дані зберігаються в будові планет і дають уявлення про те, з яких ділянок формувався їхній склад.
Для підвищення точності порівняння автори роботи визначили співвідношення різновидів ізотопів заліза в зразках Землі та Місяця з максимально можливою деталізацією. Аналіз охопив 15 земних порід і шість місячних фрагментів, отриманих під час місій «Аполлон». Підсумки вимірювань підтверджують попередні результати щодо хрому, кальцію, титану та цирконію: за своїм ізотопним складом матеріали Землі та Місяця практично не розрізняються. Водночас подібність цих даних не дає прямої відповіді щодо складу Теї, оскільки різні моделі удару припускають різні співвідношення матеріалів.
Деякі сценарії передбачають формування Місяця майже повністю з речовини Теї, інші вказують на переважання матеріалу земної мантії або на повне змішання двох планетарних оболонок. Щоб деталізувати склад протопланети, дослідники застосували підхід, близький до зворотного моделювання: на основі сучасних ізотопних показників вони прорахували комбінації складників ранньої Землі та Теї, які могли б призвести до зафіксованого нині стану.
У межах роботи вивчалися не тільки ізотопи заліза, а й хрому, молібдену та цирконію. Кожен із цих елементів відображає окремий етап формування планет. Ще до зіткнення з Теєю всередині зародкової Землі тривав процес розподілу речовини: під час формування залізного ядра частина елементів – зокрема залізо і молібден – концентрувалися у внутрішніх шарах, унаслідок чого їх майже не залишилося в мантії. Отже, залізо, присутнє нині у мантії Землі, мало потрапити туди вже після формування ядра, зокрема разом із матеріалом Теї. Цирконій, який не занурився в ядро, натомість фіксує хронологію формування земної оболонки в повнішому вигляді.
Частина математично можливих варіантів складу Теї та ранньої Землі, що випливають із моделювання, була відсіяна як малоймовірна. Найпослідовніше узгоджуються зі спостереженнями ті сценарії, де і Земля, і Тея формувалися з речовини внутрішньої Сонячної системи. Саме це, підкреслив перший автор дослідження доктор Тімо Гопп з Чиказького університету та Інституту дослідження Сонячної системи імені Макса Планка, робить найбільш обґрунтованим припущення, що дві планети були сусідніми у процесі зародження.
Склад ранньої Землі дослідники змогли описати як поєднання вже відомих груп метеоритів, тоді як для Теї такого відповідника не виявлено. Метеорити служать своєрідними зразками матеріалу, доступного у різних зонах зовнішньої частини Сонячної системи, тому вони є базою для моделювання складу протопланет. У випадку Теї дослідники не виключають участі матеріалу, який раніше не був зафіксований у відомих метеоритних класах. За їхніми оцінками, цей матеріал походить з області, розташованої ближче до Сонця, ніж зона формування нашої планети. Саме такі параметри випливають із розрахунків, що демонструють більш внутрішнє місце зародження Теї.
Повний опис результатів дослідження цього тижня опублікований у журналі Science.
Залишити коментар