Zarodki Ziemi i Marsa były tak gorące, że ich „atmosfera”, składająca się z oparów krzemu i metali, nieustannie uciekała w kosmos, pozbawiając przyszłe planety około 40% ich masy, mówią naukowcy w artykułach opublikowanych w czasopiśmie Nature.
„W przeszłości z pewnością wiedzieliśmy, że proces formowania się planet był szczególnie burzliwy i że Ziemia i inne planety mają unikalny skład chemiczny i izotopowy w porównaniu z asteroidami, ale nie rozumieliśmy, że te rzeczy są ze sobą powiązane. Okazało się, że zderzenia zarodków planetarnych i ich parowanie w kosmos w znacznym stopniu wpłynęły na skład Ziemi i Marsa”- wyjaśnia Remco Hin z Uniwersytetu w Bristolu (Wielka Brytania).
Dziś naukowcy prawie nie mają wątpliwości, że planety rozpoczynają swoje narodziny wewnątrz płaskiego dysku gazowo-pyłowego wypełnionego małymi cząstkami pyłu i gęstymi chmurami gazu, a ich powstawanie kończy się serią zderzeń planetozymali - „embrionów” planet wielkości Zachodu lub Ceres, a także duże komety i asteroidy.
Z drugiej strony nie wiemy jeszcze nic o tym, jak wyglądały te embriony planet i jak dokładnie miały miejsce zderzenia między nimi. Niektórzy naukowcy uważają, że planetisimale wyglądały jak gigantyczne gorące kule stopionej magmy, podczas gdy inni uważają, że przypominały one bardziej gigantyczne kule półpłynnego błota.
Te nieporozumienia, jak zauważa Hin, są w dużej mierze spowodowane faktem, że nawet najstarsze i „czyste” skały Marsa, Ziemi i Księżyca radykalnie różnią się pod względem składu chemicznego i izotopowego od pierwotnej materii Układu Słonecznego, której fragmenty okresowo spadają na Ziemię w postaci asteroidy chondrytowe. Jak dotąd naukowcy nie potrafią wyjaśnić tych rozbieżności, co uniemożliwia ujawnienie historii powstawania Ziemi i planet poza Układem Słonecznym.
Hin i jego koledzy, a także inna grupa naukowców z Oksfordu, zbliżyli się do odpowiedzi na to pytanie, tworząc pierwszy szczegółowy „symulator” komputerowy wczesnego Układu Słonecznego, biorąc pod uwagę wszystkie możliwe procesy fizyczne, które miały wpływ na powstawanie i zderzenia planetisimali.
Obliczenia te ujawniły jeden interesujący efekt, o którym naukowcy wcześniej nie myśleli. Okazało się, że stosunkowo małe zarodki planetarne, mniejsze od Marsa, będą miały wyjątkowo niestabilną „atmosferę” składającą się z parującego krzemu, sodu i innych metali oraz innych pierwiastków chemicznych.
Atmosfera ta będzie nieustannie podgrzewana przez upadki innych ciał niebieskich na podobne "embriony", a jednocześnie będzie nieustannie uciekać w kosmos, gdyż przyciąganie planetizimali będzie zbyt słabe, aby utrzymać takie gorące "powietrze" na swojej powierzchni.
Film promocyjny:
Tu w grę wchodzą prawa fizyki, które zakładają, że im mniejsza masa tego czy innego pierwiastka lub jego izotopu, tym łatwiej może on „uciec” z atmosfery planety. Dzięki temu magnez, krzem i wiele innych stosunkowo lekkich substancji odparowywało najszybciej z atmosfery przyszłej Ziemi i Marsa.
Naukowcy szacują, że obie planety mogły stracić około 40% swojej masy i większość lotnych i lekkich izotopów magnezu i innych metali, które są obecne w dużych ilościach w materii asteroid i komet. Naukowcy uważają, że w podobny sposób mogą powstawać inne planety poza Układem Słonecznym, a ich obserwacje pomogą sprawdzić, czy tak jest w rzeczywistości i potwierdzić lub obalić hipotezę brytyjskich geologów.