Ученые Массачусетского технологического института обнаружили первые прямые химические доказательства того, что остатки самого раннего воплощения Земли сохранились глубоко внутри нашей планеты, бросая вызов давно устоявшимся теориям о том, насколько полностью гигантское столкновение, сформировавшее Луну, изменило состав нашей планеты 4,5 миллиарда лет назад.
Это революционное открытие, опубликованное сегодня в журнале Nature Geosciences, выявляет незначительный, но измеримый дефицит изотопов калия-40 в древних породах из Гренландии, Канады и гавайских вулканических отложений — химический отпечаток, который, по-видимому, сохраняет материал из прото-Земли, существовавшей до катастрофического столкновения, создавшего Луну.
Древние следы ставят под сомнение теорию столкновения
На протяжении десятилетий планетологи считали, что когда объект размером с Марс под названием Тейя врезался в раннюю Землю менее чем через 100 миллионов лет после формирования планеты, столкновение полностью расплавило и перемешало недра планеты, фактически стерев любые следы химического состава изначальной прото-Земли. Новые открытия свидетельствуют об обратном.
«Это, возможно, первое прямое доказательство того, что мы сохранили материалы прото-Земли», — сказала Николь Ни, доцент кафедры наук о Земле и планетах Массачусетского технологического института имени Пола М. Кука, возглавившая исследование. «Мы видим фрагмент очень древней Земли, еще до гигантского столкновения. Это удивительно, потому что мы ожидали бы, что этот очень ранний след будет медленно стираться в ходе эволюции Земли».
Исследовательская группа проанализировала образцы горных пород с использованием специализированной масс-спектрометрии для измерения соотношений трех природных изотопов калия. В то время как калий-39 и калий-41 преобладают в современных земных материалах, древние образцы показали еще меньший процент и без того редкого изотопа калий-40. Ни описала обнаружение этого дефицита как «обнаружение одной песчинки коричневого песка в ведре, а не полной ложки желтого песка».
Компьютерные модели подтверждают древнее происхождение
Чтобы проверить свою интерпретацию, команда провела обширные компьютерные симуляции, моделирующие то, как наблюдаемый дефицит калия изменялся бы в результате воздействия известных метеоритов и геологических процессов на протяжении 4,5-миллиардной истории Земли. Симуляции показали, что смешивание примерно 9-12 процентов материала ударника во время гигантского столкновения могло бы создать типичный для современной Земли состав калия, оставив при этом изолированные участки с древним дефицитом нетронутыми.
Открытие также выявляет пробелы в нашем понимании формирования Солнечной системы. Химическая сигнатура, обнаруженная в этих образцах прото-Земли, не соответствует ни одному метеориту, находящемуся в настоящее время в научных коллекциях, что позволяет предположить, что материалы, из которых изначально была построена наша планета, еще предстоит обнаружить.
«Ученые пытались понять первоначальный химический состав Земли, комбинируя составы различных групп метеоритов», — объяснил Ни. «Но наше исследование показывает, что текущий инвентарь метеоритов не является полным, и предстоит узнать гораздо больше о том, откуда появилась наша планета».
Исследование, проведенное совместно с коллаборантами из учреждений, включая Чэндуский университет технологии, Институт науки Карнеги, ETH Цюрих и Океанографический институт Скриппса, предоставляет новые ограничения для понимания того, насколько жестоким было столкновение, образовавшее Луну, и насколько тщательно оно перемешало недра Земли. Результаты позволяют предположить, что некоторые глубинные мантийные области могут все еще хранить эти древние материалы, изредка выносимые на поверхность через вулканизм горячих точек, подобный наблюдаемому на Гавайях.
Комментариев нет:
Отправить комментарий