În conformitate cu ipoteza Nebulară, se crede că sistemul solar s-a format prin procesul de acumulare. În esență, acest lucru a început atunci când un nor masiv de praf și gaz (numit Nebula solară) a cunoscut o colaps gravitațional la centrul său, dând naștere Soarelui. Praful și gazul rămas s-au format apoi într-un disc protoplanetar din jurul Soarelui, care s-a întărit treptat pentru a forma planetele.
Cu toate acestea, multe despre procesul în care au evoluat planetele pentru a deveni distincte în compozițiile lor a rămas un mister. Din fericire, un nou studiu realizat de o echipă de cercetători de la Universitatea din Bristol a abordat subiectul cu o perspectivă nouă. Examinând o combinație de probe de Pământ și meteoriți, ei au aruncat o nouă lumină asupra modului în care planetele precum Pământul și Marte s-au format și au evoluat.
Studiul, intitulat „Izotopul de magneziu dovedește că compozițiile planetare formează pierderi de vapori”, a apărut recent în revista științifică Natură. Condusă de Remco C. Hin, un asociat de cercetare senior de la Școala de Științele Pământului de la Universitatea din Bristol, echipa a comparat mostre de rocă de pe Pământ, Marte și Asteroid Vesta pentru a compara nivelurile izotopilor de magneziu din ele.
Studiul lor a încercat să răspundă la ceea ce a fost o întrebare persistentă în comunitatea științifică - adică planetele au format așa cum sunt astăzi sau au dobândit compozițiile lor distincte de-a lungul timpului? După cum a explicat dr. Remco Hin într-un comunicat de presă al Universității din Bristol:
„Am furnizat dovezi că o astfel de secvență de evenimente a avut loc în formarea Pământului și a Martei, folosind măsurători de înaltă precizie a compozițiilor lor de izotop de magneziu. Raportul izotopilor de magneziu se schimbă ca urmare a pierderii de vapori de silicat, care conține în mod preferențial izotopii mai ușori. În acest fel, am estimat că peste 40% din masa Pământului a fost pierdută în timpul construcției sale. Această meserie de construcție cowboy, așa cum a descris-o unul dintre coautorii mei, a fost, de asemenea, responsabilă pentru crearea compoziției unice a Pământului.”
Pentru a o descompune, acreția constă în grupuri de materiale care se ciocnesc cu aglomerații învecinate pentru a forma obiecte mai mari. Acest proces este foarte haotic, iar materialul este adesea pierdut, precum și acumulat din cauza căldurii extreme generate de aceste coliziuni de mare viteză. Se crede că această căldură a creat oceane de magmă pe planetele pe măsură ce s-au format, ca să nu mai vorbim de atmosfere temporare ale rocii vaporizate.
Până când planetele devin aproximativ la aceeași dimensiune ca Marte, forța lor de atracție gravitațională era prea slabă pentru a se ține de aceste atmosfere. Și pe măsură ce mai multe coliziuni au avut loc, compoziția acestei atmosfere și a planetelor în sine ar fi avut schimbări substanțiale. Cât de exact planetele terestre - Mercur, Venus, Pământ și Marte - au obținut compozițiile lor curente, volatile, de-a lungul timpului, este ceea ce oamenii de știință au sperat să abordeze.
De exemplu, unii cred că compozițiile actuale ale planetelor sunt rezultatul unor combinații particulare de gaz și praf în primele perioade de formare a planetei - unde planetele terestre sunt bogate în silicat / metal, dar sărace volatile, din cauza cărora elementele erau cele mai abundente mai aproape de soarele. Alții au sugerat că compoziția lor actuală este o consecință a creșterii lor violente și a coliziunilor cu alte corpuri.
Pentru a arunca lumină, dr. Hin și asociații săi au analizat mostre de Pământ, alături de meteoriți de pe Marte și asteroidul Vesta, folosind o nouă abordare analitică. Această tehnică este capabilă să obțină măsurători mai precise ale rațiilor de izotop de magneziu decât orice metodă anterioară. Această metodă a arătat, de asemenea, că toate corpurile diferențiate - cum ar fi Pământul, Marte și Vesta - au compoziții izotopic mai grele de magneziu decât meteoritele conditice.
Din aceasta, au putut să tragă trei concluzii. Pentru unul, ei au descoperit că Pământul, Marte și Vesta au rațiuni distincte de izotop de magneziu, care nu puteau fi explicate prin condensarea din Nebula solară. În al doilea rând, ei au remarcat că studiul izotopilor grei de magneziu a relevat că, în toate cazurile, planetele au pierdut aproximativ 40% la sută din masa lor în perioada de formare, în urma episoadelor repetate de vaporizare.
În cele din urmă, ei au stabilit că procesul de acumulare are ca rezultat alte modificări chimice care generează caracteristicile chimice unice ale Pământului. Pe scurt, studiul lor a arătat că Pământul, Marte și Vesta toate înregistrează pierderi semnificative de material după formare, ceea ce înseamnă că compozițiile lor specifice au fost probabil rezultatul coliziunilor în timp. După cum a adăugat dr. Hin:
„Munca noastră ne schimbă părerile cu privire la modul în care planetele își ating caracteristicile fizice și chimice. Deși anterior se știa că construcția planetelor este un proces violent și că compozițiile planetelor precum Pământul sunt distincte, nu era clar că aceste caracteristici erau legate. Arătăm acum că pierderea de vapori în timpul coliziunilor cu energie ridicată a acumulării planetare are un efect profund asupra compoziției unei planete. "
Studiul lor a indicat, de asemenea, că acest proces de formare violentă ar putea fi caracteristic planetelor în general. Aceste descoperiri nu sunt semnificative numai atunci când vine vorba de formarea Sistemului Solar, dar și a planetelor extra-solare. Când va veni timpul să explorăm sistemele stelare îndepărtate, compozițiile distinctive ale planetelor lor ne vor spune multe despre condițiile din care s-au format și despre cum au ajuns.
