Undersøgelse kaster nyt lys over, hvordan Jorden og Mars blev skabt

Analyse af en blanding af jordprøver og meteoritter, forskere fra University of Bristol har kastet nyt lys over rækkefølgen af ​​begivenheder, der førte til skabelsen af ​​planeterne Jorden og Mars.

Planeter vokser ved en tilvækstproces - en gradvis ophobning af yderligere materiale - hvor de kolliderer sammen med deres naboer.

Dette er ofte en kaotisk proces, og materiale går både tabt og vundet.

Massive planetariske legemer, der rammer flere kilometer i sekundet, genererer betydelig varme, som på tur, producerer magmahave og midlertidige atmosfærer af fordampet sten.

Inden planeterne bliver omtrent på størrelse med Mars, tyngdekraftens tiltrækning er for svag til at holde fast i denne dårlige silikatatmosfære.

Gentagen tab af denne damphylster under fortsat kollisionsvækst får planetens sammensætning til at ændre sig væsentligt.

Dr. Remco Hin fra University of Bristol's School of Earth Sciences, ledet forskningen, som offentliggøres i dag i Natur .

Han sagde:"Vi har fremlagt beviser for, at en sådan sekvens af begivenheder fandt sted i dannelsen af ​​Jorden og Mars, ved hjælp af højpræcisionsmålinger af deres magnesiumisotopsammensætninger.

"Magnesiumisotopforhold ændres som følge af tab af silikatdamp, som fortrinsvis indeholder de lettere isotoper. På denne måde vi vurderede, at mere end 40 procent af Jordens masse gik tabt under dens konstruktion.

"Dette cowboybyggerjob, som en af ​​mine medforfattere beskrev det, var også ansvarlig for at skabe Jordens unikke sammensætning. "

Forskningen blev udført i et forsøg på at løse en årtier lang debat inden for jord- og planetariske videnskaber om oprindelsen af ​​karakteristiske, flygtige dårlige sammensætninger af planeter.

Skyldes dette processer, der virkede i blandingen af ​​gas og støv i det tidligste solsystems tåge, eller er det en konsekvens af deres voldsomme vækst?

Forskere analyserede prøver af Jorden sammen med meteoritter fra Mars og asteroiden Vesta, ved hjælp af en ny teknik til at få højere kvalitet (mere præcise og mere præcise) målinger af magnesiumisotopforhold end tidligere opnået.

De vigtigste resultater er tredelt:

• Jorden, Mars og asteroiden Vesta har forskellige magnesiumisotopforhold fra alle plausible tågeudgangsmaterialer
• De isotopisk tunge magnesiumisotopsammensætninger af planeter identificerer betydeligt (~40 procent) massetab efter gentagne episoder af fordampning under deres tilvækst
• Denne slidte byggeproces resulterer i andre kemiske ændringer under væksten, der genererer Jordens unikke kemiske egenskaber.

Dr Hin tilføjede:"Vores arbejde ændrer vores syn på, hvordan planeter opnår deres fysiske og kemiske egenskaber.

"Mens det tidligere var kendt, at bygning af planeter er en voldsom proces, og at sammensætningen af ​​planeter som Jorden er forskellige, det var ikke klart, at disse funktioner var forbundet.

"Vi viser nu, at damptab under højenergikollisioner af planetarisk tilvækst har en dybtgående effekt på en planets sammensætning.

"Denne proces synes almindelig for planetbygning generelt, ikke kun for Jorden og Mars, men for alle planeter i vores solsystem og sandsynligvis videre, men forskelle i planeternes kollisionshistorier vil skabe en mangfoldighed i deres sammensætninger."