Ziemia i Mars prawdopodobnie powstały w odmienny sposób

Powstawanie Ziemi i Marsa mogło przebiegać w odmienny sposób, choć obie planety uformowały się z materii obecnej w młodym Układzie Słonecznym. Naukowcy, analizując skład chemiczny obu światów, prześledzili możliwe drogi ich powstania.

Powstawanie Ziemi i Marsa mogło przebiegać inaczej

Jak zakładają astronomowie cztery i pół miliarda lat temu Ziemia i Mars powstały w wirującym obłoku gazu i pyłu, z którego z czasem uformował się Układ Słoneczny. Jednak dokładny przebieg tego procesu wciąż nie został dokładnie poznany. W ramach nowego badania naukowcy z University of Copenhagen wykorzystali nową metodę opartą na analizie składu chemicznego obu planet, dzięki której odtworzyli najwcześniejsze etapy ich formowania się. Udało im się ustalić, że prawdopodobnie Ziemia i Mars powstały w odmienny sposób. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Nature Astronomy”.

Dwa mechanizmy powstawania planet

Badacze przyjmują obecnie, że planety mogły powstawać na dwa podstawowe sposoby lub w wyniku połączenia obu tych mechanizmów. Pierwszy zakłada zderzenia dużych kosmicznych skał zwanych planetozymalami. Drugi opiera się na stopniowym gromadzeniu przez większe obiekty mniejszych cząstek, określanym jako akrecja kamyków. Astronomowie wciąż jednak nie wiedzą, który z tych procesów ma największe znaczenie podczas powstawania planet skalistych, takich jak Ziemia i Mars.

Uzyskane wyniki wskazały na tak zwany model hybrydowy, łączący oba mechanizmy powstawania planet. Nowa analiza pozwoliła również dokładniej wyjaśnić, w jaki sposób Ziemia i Mars powstały 4,5 miliarda lat temu.

Ziemia i Mars zbudowane z innej proporcji materiału

Według naukowców co najmniej 75 proc. masy Ziemi pochodziło z dwóch młodych protoplanet, które powiększały się dzięki akrecji kamyków. Planetozymale dostarczyły pozostałych 25 proc. W przypadku Marsa głównym budulcem były natomiast planetozymale, które odpowiadały za około trzy czwarte jego masy. Resztę stanowiła materia zgromadzona w procesie akrecji kamyków.

Skład chemiczny zdradza historię planet

Aby odtworzyć proces powstawania planet miliardy lat temu, badacze musieli opierać się na śladach, które zachowały się do dziś. Szczegółowo przeanalizowali wybrane pierwiastki obecne w zewnętrznych warstwach planet, czyli w ich skorupie i płaszczu. Szczególną uwagę zwrócili na tak zwane pierwiastki lotne, takie jak sód, cynk i potas, które stosunkowo łatwo odparowują w wysokich temperaturach. Obecność tych elementów lub ich niedobór może być swoistym chemicznym śladem procesów zachodzących podczas formowania się światów. Korzystając z zaawansowanych modeli komputerowych, mogli następnie sprawdzić, które scenariusze najlepiej wyjaśniały powstanie Ziemi i Marsa.

Naukowcy zaznaczyli, że ich modele komputerowe miały pewne ograniczenia. Nie udało się na przykład ustalić dokładnego składu chemicznego materii, z której powstały Ziemia i Mars. Dlatego w swoich analizach musieli przyjąć kilka założeń. Mimo to, nawet po ich zmianie, główny wniosek pozostawał bez zmian.

Dokładne proporcje mogły się nieco różnić, ale przeprowadzone analizy konsekwentnie wskazywały, że Ziemia i Mars powstały w odmienny sposób. Zastosowana metoda pozwoliła dokładniej i bardziej bezpośrednio zrozumieć proces powstawania planet niż szerzej stosowane podejście oparte na analizie izotopów, które może prowadzić do różnych interpretacji.

Wyniki mogą pomóc w badaniu odległych światów

Astronomowie wskazują również, że analizy te mogą pomóc w badaniach planet znajdujących się poza Układem Słonecznym. W przyszłości kolejne misje kosmiczne będą poszukiwać planet podobnych do Ziemi i badać ich właściwości. Jednym z ważnych elementów takich badań będzie określenie ich składu chemicznego, który może dostarczyć informacji o warunkach panujących na ich powierzchni.

Lepsze zrozumienie tego, w jaki sposób planety tracą pierwiastki lotne podczas formowania, może pomóc przewidzieć, ile wody i innych substancji potrzebnych do podtrzymania życia może się na nich znajdować.

Emil Gołoś