Niedawne badania potwierdzają, że Theia, protoplaneta, której uderzenie na początku historii Ziemi doprowadziło do powstania Księżyca, uformowała się w wewnętrznym Układzie Słonecznym – bliżej Słońca niż nasza planeta. Odkrycie, opublikowane w tym tygodniu w czasopiśmie Science, rozwiązuje długotrwałą debatę na temat pochodzenia Thei dzięki zastosowaniu niespotykanej precyzji pomiaru izotopów żelaza w próbkach Księżyca, skałach ziemskich i meteorytach.
Tajemnica pochodzenia Thei
Przez dziesięciolecia naukowcy debatowali nad pochodzeniem Thei. Przeważająca teoria sugeruje masowe zderzenie wczesnej Ziemi z Teią, w wyniku którego szczątki łączą się, tworząc Księżyc. Jednak dokładne miejsce urodzenia Thei pozostało tajemnicą. Nowe badanie rozwiązuje tę zagadkę, analizując proporcje izotopowe żelaza, chromu, molibdenu i cyrkonu w skałach Ziemi i Księżyca.
Izotopowe odciski palców wskazują pochodzenie z wewnętrznego układu słonecznego
Klucz leży w nierównym rozmieszczeniu izotopów we wczesnym Układzie Słonecznym. Pierwiastki bliżej Słońca miały inne proporcje izotopowe niż te dalej. Uważnie analizując te zależności w próbkach Ziemi i Księżyca, w tym skałach zwróconych przez misje Apollo, naukowcy zrekonstruowali prawdopodobne scenariusze powstania Tei.
„Skład ciała jest jak historyczny zapis tego, skąd ono pochodzi” – wyjaśnia dr Thorsten Klein z Instytutu Badań Układu Słonecznego im. Maxa Plancka. „Stosunki izotopowe działają jak odciski palców, ujawniając elementy składowe planety”.
Formacja rdzenia i skład płaszcza dostarczają wskazówek
W badaniach wykorzystuje się także wiedzę na temat wewnętrznej struktury wczesnej Ziemi. Gdy utworzył się żelazny rdzeń Ziemi, pewne pierwiastki, takie jak żelazo i molibden, opadły w niego, podczas gdy inne pozostały w płaszczu. Oznacza to, że żelazo znalezione dzisiaj w płaszczu Ziemi musiało dotrzeć po uformowaniu się jądra – prawdopodobnie dostarczone przez Theię. Pierwiastki, które nie spadły, takie jak cyrkon, zachowały całą historię powstania Ziemi.
Implikacje dla modeli powstawania planet
Zespół badawczy dokonał inżynierii wstecznej symulacji, testując różne składy i rozmiary Thea na podstawie zaobserwowanych danych izotopowych. Najbardziej prawdopodobny scenariusz: Ziemia i Teia powstały w wewnętrznym Układzie Słonecznym, prawdopodobnie jako sąsiedzi. Chociaż niektóre klasy meteorytów mogą wyjaśniać skład Ziemi, elementy składowe Thei wydają się obejmować nieznane wcześniej materiały pochodzące bliżej Słońca.
„Obliczenia pokazują, że Theia powstała bliżej Słońca niż naszej planety” – mówi dr Timo Hopp, główny autor badania. „To oznacza, że Ziemia i Teia prawdopodobnie były sąsiadami we wczesnym Układzie Słonecznym”.
To odkrycie podważa istniejące modele powstawania planet, sugerując, że unikalny skład Thei może wymagać ponownej oceny rozmieszczenia materiałów w wewnętrznym Układzie Słonecznym. Dokładny charakter tego „nieznanego materiału” pozostaje kluczowym pytaniem dla przyszłych badań.
Wyniki potwierdzają, że Ziemia i Teia prawdopodobnie powstały w tym samym regionie Układu Słonecznego, co daje wyraźniejszy obraz chaotycznego okresu, kiedy planety zderzały się i łączyły, tworząc ciała niebieskie, które znamy dzisiaj.
