Nauja įtikinama hipotezė pagaliau gali paaiškinti, kaip susiformavo Žemė

Norite sužinoti kažką juokingo? Iš tikrųjų mes nežinome, kaip susiformavo mūsų planeta. Turime bendrą idėją, tačiau išsiaiškinti smulkesnes detales yra daug sudėtingiau.

Turime modelį, kuris šiuo metu pripažįstamas kaip labiausiai tikėtinas paaiškinimas: Žemė susiformavo palaipsniui akretuojant asteroidams. Tačiau net ir čia yra tam tikrų sunkiai paaiškinamų faktų apie mūsų planetos formavimąsi.

Naujame straipsnyje, kuriame eksperimentai derinami su modeliavimu, atskleistas naujas formavimosi kelias, daug tiksliau atitinkantis Žemės savybes.

"Vyraujanti astrofizikos ir kosmochemijos teorija teigia, kad Žemė susiformavo iš chondritinių asteroidų. Tai palyginti maži, paprasti uolienų ir metalų blokai, susiformavę ankstyvoje Saulės sistemos stadijoje", - sakė planetologas Paolo Sossi (Paolo Sossi) iš Ciuricho ETH (Šveicarija).

"Šios teorijos problema ta, kad joks šių chondritų mišinys negali paaiškinti tikslios Žemės sudėties, kuri yra daug skurdesnė lengvaisiais, lakiaisiais elementais, tokiais kaip vandenilis ir helis, nei tikėjomės."

Dėl planetų formavimosi proceso yra visa krūva klausimų, tačiau mokslininkams pavyko susidaryti bendrą vaizdą. Kai žvaigždė susiformuoja iš tankios medžiagos sankaupos molekuliniame dulkių ir dujų debesyje erdvėje, aplink ją esanti medžiaga susidaro į diską, kuris skrieja ir sukasi į augančią žvaigždę.

Šis dulkių ir dujų diskas ne tik prisideda prie augančios žvaigždės juosmens - mažo tankio medžiagos šiame sūkuryje taip pat jungiasi į mažesnius, vėsesnius gumulus. Mažos dalelės susiduria ir sulimpa tarpusavyje, iš pradžių elektrostatiškai, paskui gravitaciniu būdu, sudarydamos vis didesnius ir didesnius objektus, kurie galiausiai gali išaugti į planetą. Šis modelis vadinamas akrecijos modeliu, ir jį tvirtai patvirtina stebėjimų duomenys.

Tačiau jei sulipusios uolienos yra chondritai, lieka didelis atviras klausimas dėl trūkstamų lengvesnių, lakiųjų elementų. 

Mokslininkai pateikė įvairių paaiškinimų, įskaitant susidūrimų metu susidariusią šilumą, kuri galėjo išgarinti kai kuriuos lengvesnius elementus.

Tačiau ir tai nebūtinai atitinka: remiantis naujausiais eksperimentiniais darbais, kuriems vadovavo Sossi, šiluma turėjo išgarinti lengvesnius elementų izotopus, turinčius mažiau neutronų. Tačiau lengvesnių izotopų Žemėje vis dar yra maždaug tokiu pat santykiu, kaip ir chondrituose.

Taigi Sossi ir jo kolegos ėmėsi tirti dar vieną galimybę: kad uolienos, iš kurių susidarė Žemė, buvo ne chondritiniai asteroidai iš bendrų Žemės orbitų, o planetos. Tai didesni kūnai, planetų "sėklos", išaugusios iki pakankamai didelio dydžio, kad turėtų diferencijuotą branduolį.

"Dinaminiai modeliai, kuriais modeliuojame planetų formavimąsi, rodo, kad mūsų Saulės sistemos planetos formavosi palaipsniui. Maži grūdeliai laikui bėgant išaugo į kilometro dydžio planetas, dėl savo gravitacinės traukos kaupdami vis daugiau medžiagos, - sakė Sossi.

"Be to, skirtingose jaunos Saulės vietose arba skirtingu laiku susiformavusios planetos gali būti labai skirtingos cheminės sudėties."

Jie atliko N kūnų modeliavimą, keisdami tokius kintamuosius, kaip planetosauginių kūnų skaičius, pagal "Didžiojo takto" scenarijų, kai mažasis Jupiteris iš pradžių priartėja prie Saulės, o paskui vėl grįžta į dabartinę padėtį.

Pagal šį scenarijų Jupiterio judėjimas ankstyvojoje Saulės sistemoje turėjo itin trikdantį poveikį aplink besisukančioms mažesnėms uolienoms, išsklaidydamas planetas į vidinį diską.

Modeliuojant buvo siekiama sukurti vidinę Saulės sistemą, kurią matome šiandien: Merkurijus, Venera, Žemė ir Marsas. Komanda nustatė, kad įvairios cheminės sudėties planetaelementų mišinys gali atkurti Žemę tokią, kokią matome šiandien. Tiesą sakant, Žemė buvo labiausiai tikėtinas modeliavimo rezultatas.

Tai gali turėti svarbios reikšmės ne tik Saulės sistemai ir jos uolinių planetų skirtingos sudėties supratimui, bet ir kitoms planetų sistemoms kitose galaktikos vietose.

"Nors tai ir įtarėme, vis tiek manome, kad šis rezultatas yra labai nuostabus. Dabar turime ne tik mechanizmą, kuris geriau paaiškina Žemės susidarymą, bet ir nuorodą, paaiškinančią kitų uolinių planetų susidarymą", - sakė Sossi.

"Mūsų tyrimas rodo, kaip svarbu atsižvelgti ir į dinamiką, ir į chemiją bandant suprasti planetų formavimąsi. Tikiuosi, kad mūsų rezultatai paskatins glaudesnį šių dviejų sričių mokslininkų bendradarbiavimą."

Komandos tyrimas paskelbtas žurnale "Nature Astronomy".