Команда исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) объявила об обнаружении уникальных пород. Они содержат следы оригинальной прото-Земли, существовавшей 4,5 миллиарда лет назад.
Гигантское столкновение
Сразу после своего формирования наша планета представляла собой каменный мир, вероятно, покрытый лавой. Менее чем через 100 млн лет после этого она пережила гигантское столкновение с протопланетой размером с Марс. Оно радикально изменило нашу планету и привело к формированию Луны.
Долгое время считалось, что ввиду глобальности, этот удар полностью уничтожил все следы оригинальной прото-Земли. Но как показывают результаты недавнего исследования ученых из MIT, это не так. Им удалось обнаружить в очень древних и очень глубоких породах химический след, который отличается от большинства других материалов, встречающихся на Земле сегодня.
Этот след представляет собой незначительный дисбаланс изотопов калия в геологических образцах. Его наиболее вероятным объяснением является то, что они должны быть остатками материала прото-Земли, который каким-то образом остался неизменным и дошел до наших дней.
В поисках следов прото-Земли
В 2023 году ученые проанализировали многие из крупных метеоритов, которые были собраны в разных местах по всему миру и тщательно изучены. Они образовались в разное время и в разных местах Солнечной системы, и поэтому отражают изменение условий с течением времени. Когда исследователи сравнили химический состав этих образцов метеоритов с составом Земли, они обнаружили среди них изотопную аномалию калия.
Изотопы — это слегка отличающиеся версии одного и того же элемента, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов. Калий может существовать в виде одного из трех естественных изотопов с массовыми числами 39, 40 и 41 соответственно. Везде, где калий был найден на Земле, он существует в характерной комбинации изотопов, причем калий-39 и калий-41 преобладают. Калий-40 присутствует, но в сравнительно малом процентном соотношении.
Ученые обнаружили, что метеориты демонстрируют баланс изотопов калия, отличающийся от большинства материалов на Земле. Это предполагает, что любой материал, демонстрирующий подобную аномалию, вероятно, предшествует нынешнему составу Земли. Другими словами, любой дисбаланс калия будет явным признаком материала из прото-Земли, до того как гигантское столкновение изменило химический состав планеты.
В своем исследовании команда из MIT изучила образцы из Гренландии и Канады, где находятся некоторые из самых древних сохранившихся пород, а также отложения лавы на Гавайях. Ученым действительно удалось обнаружить дефицит изотопа калия-40. Аномалия свидетельствует, что эти материалы были построены по другому по сравнению с большинством материалов, которые мы видим на Земле сегодня.
Чтобы подтвердить, что эти образцы являются остатками прото-Земли, команда использовала данные о составе всех известных метеоритов и провела моделирование того, как дефицит калия-40 в образцах изменился бы после падения метеоритов и гигантского столкновения. Они также смоделировали геологические процессы, которые происходили на Земле с течением времени, такие как нагревание и перемешивание мантии. Этот анализ подтвердил, что породы с дефицитом калия-40, вероятно, действительно являются остатками первоначального материала прото-Земли.
«Это, возможно, первое прямое доказательство того, что мы сохранили материалы прото-Земли», — прокомментировала результаты исследования Николь Ни, доцент кафедры наук о Земле и планетарных наук MIT. «Мы видим кусочек очень древней Земли, даже до гигантского столкновения. Это удивительно, так как мы ожидали, что этот очень ранний след будет постепенно стираться в процессе эволюции Земли».
По материалам Phys.org
