Valójában nem tudjuk, hogyan alakult ki a bolygónk. Van egy nagyjából általános elképzelésünk, de a finomabb részleteket sokkal nehezebb megfejteni.
A tudósoknak van egy modellje, amelyet jelenleg a legvalószínűbb magyarázatnak fogadnak el: a Föld aszteroidák fokozatos felhalmozódásából alakult ki. Azonban még itt is van néhány olyan tény a bolygónk kialakulásával kapcsolatban, amelyet nehéz megmagyarázni.
Egy friss, kísérleteket és modellezést ötvöző tanulmány egy új keletkezési utat tárt fel, amely sokkal pontosabban illeszkedik a Föld jellemzőihez.
Az asztrofizikában és a kozmokémiában uralkodó elmélet szerint a Föld kondritikus aszteroidákból alakult ki. Ezek viszonylag kicsi, egyszerű kőzet- és fémtömbök, amelyek a Naprendszer korai szakaszában keletkeztek. A probléma ezzel az elmélettel az, hogy e kondritok semmilyen keveréke nem magyarázza meg a Föld pontos összetételét, amely sokkal szegényebb könnyű, illékony elemekben, például hidrogénben és héliumban, mint amire számítottunk
– mondta Paolo Sossi, a svájci ETH Zürich planetológusa.
A bolygóképződés folyamatával kapcsolatban még egy csomó kérdőjel van, de a tudósoknak sikerült összerakniuk egy általános képet. Amikor egy csillag egy sűrű anyagcsomóból, egy molekuláris por- és gázfelhőből alakul ki az űrben, a körülötte lévő anyag koronggá rendeződik, amely a növekvő csillag körül kering és végül belecsavarodik.
Ez a por- és gázkorong nem csak a növekvő csillag derekához járul hozzá – az örvényen belüli kisebb sűrűségek kisebb, hűvösebb csomókká is összeállnak. A kis részecskék összeütköznek és összetapadnak, először elektrosztatikusan, majd gravitációsan, egyre nagyobb és nagyobb objektumokat alkotva, amelyek végül bolygóvá nőhetnek. Ezt nevezik akkréciós modellnek, és a megfigyelések is erősen alátámasztják ezt az elméletet.
De ha az összetapadó kőzetek kondritok, akkor komoly kérdések merülnek fel a hiányzó könnyebb, illékonyabb elemekkel kapcsolatban.
A tudósok különböző magyarázatokat vetettek fel, többek között az ütközések során keletkezett hőt, amely elpárologtathatta a könnyebb elemek egy részét.
Ez azonban szintén nem feltétlenül állja meg a helyét: a hő a Sossi által vezetett legújabb kísérleti munka szerint a könnyebb, kevesebb neutronnal rendelkező elemek könnyebb izotópjait párologtatta volna el. A könnyebb izotópok azonban még mindig jelen vannak a Földön, nagyjából hasonló arányban, mint a kondritokban.
Sossi és kollégái ezért egy másik lehetőség vizsgálatába kezdtek: hogy a Földet alkotó kőzetek nem a Föld általános pályaszomszédságából származó kondritikus aszteroidák, hanem bolygók voltak.
Ezek nagyobb testek, olyan bolygók „magjai”, amelyek elég nagyra nőttek ahhoz, hogy differenciált maggal rendelkezzenek.
A dinamikus modellek, amelyekkel a bolygók kialakulását szimuláljuk, azt mutatják, hogy a Naprendszerünkben lévő bolygók fokozatosan alakultak ki. A kis szemcsék idővel kilóméteres bolygókká nőttek, mivel gravitációs vonzásuk révén egyre több anyagot halmoztak fel. Mi több, a fiatal Nap körüli különböző területeken vagy különböző időpontokban keletkezett bolygóképződmények nagyon eltérő kémiai összetételűek lehetnek
– mondta Sossi.
N-test szimulációkat futtattak le, megváltoztatva az olyan változókat, mint a bolygóközi kisbolygók száma, a „Grand Tack” forgatókönyv mentén, amelyben a bébi Jupiter először közelebb kerül a Naphoz, majd vissza a jelenlegi pozíciójához.
E forgatókönyv szerint a Jupiter mozgása a korai Naprendszerben rendkívül zavaró hatással volt a körülötte kavargó kisebb kőzetekre, és a bolygóközi kisbolygókat szétszórta a belső korongba.
A szimulációkat úgy tervezték, hogy a ma látható belső Naprendszert hozzák létre: a Merkúrt, a Vénuszt, a Földet és a Marsot. A kutatócsoport azt találta, hogy a különböző kémiai összetételű bolygóközi kisbolygók változatos keveréke képes reprodukálni a Földet, ahogyan ma látjuk. Valójában a Föld volt a szimulációk legvalószínűbb eredménye.
Ennek nemcsak a Naprendszerre és a benne lévő kőzetbolygók eltérő összetételének megértésére lehet fontos kihatása, hanem a galaxis más bolygórendszereinek elemzésére is.
Bár sejtettük, mégis nagyon figyelemre méltónak találtuk ezt az eredményt. Most már nem csak egy olyan mechanizmusunk van, amely jobban megmagyarázza a Föld kialakulását, hanem egy olyan támpontunk is, amellyel a többi kőzetbolygó kialakulását is meg tudjuk magyarázni
– tette hozzá Sossi.
Forrás: Science Alert