Из чего и как образовалась Земля?

Несколько миллиардов лет назад среди колоссального диска из пыли, газа и каменистого вещества, вращающегося вокруг нашего молодого Солнца, все более крупные тела сливались, в конечном итоге образуя планеты, луны и астероиды, населяющие нашу нынешнюю Вселенную. Ученые продолжают исследовать, как возникла наша родная планета Земля. Техника, используемая в этом квесте, заключается в анализе магмы, происходящей из недр Земли. Эти образцы магмы несут химические следы, которые служат временной шкалой и каталогом компонентов, которые объединились, чтобы сформировать Землю, во многом подобно тому, как окаменелости сообщают нам о биологической истории Земли.

Недавнее исследование Калифорнийского технологического института показывает, что ранняя Земля была сформирована из жгучих, обезвоженных элементов, предполагая, что вода — критический ингредиент для эволюции жизни — должна была достичь нашей планеты на позднем этапе ее развития.

Из чего и как образовалась Земля?

Международный консорциум исследователей провел исследование под руководством Франсуа Тиссо, доцента кафедры геохимии и исследователя Института медицинских исследований наследия; и Иганг Чжан из Университета Китайской академии наук. Аспирант Калифорнийского технологического института Вейи Лю является ведущим автором статьи, опубликованной в журнале Science Advances.

Хотя человечеству не хватает средств для физического исследования недр Земли, камни из этих глубин могут спонтанно всплывать на поверхность в виде лавы. Родительские магмы этих лав могут иметь свое происхождение на разных глубинах Земли, например, в верхней мантии, начиная примерно на 15 километров под поверхностью и простираясь примерно на 680 километров, или в нижней мантии, которая начинается на глубине 680 километров и простирается до Граница ядра и мантии находится примерно в 2900 километрах под нашими ногами, прокат инструмента.

По аналогии с тестированием различных слоев торта — глазури, начинки, основы — ученые могут исследовать магму с разных глубин, чтобы понять уникальные «ароматы» слоев Земли: присутствующие конкретные химические вещества и их относительные пропорции.

Из чего и как образовалась Земля?

Учитывая, что формирование Земли было не мгновенным, а скорее длительным слиянием материалов, образцы из нижней и верхней мантии дают разное представление о том, что происходило во время аккреции Земли. В своем новом исследовании команда обнаружила, что первоначальная Земля в основном состояла из засушливых каменистых элементов. Химические следы из глубины планеты показали отсутствие так называемых летучих веществ, таких как вода и йод, которые склонны к испарению. Напротив, образцы из верхней мантии показали более высокий процент летучих веществ, в три раза больше, чем в нижней мантии.

Лю разработал модель, основанную на этих химических соотношениях, демонстрирующую, что Земля была создана из огненных, сухих и каменистых компонентов. Добавление жизненно важных летучих веществ, включая воду, произошло только в течение последних 15 процентов (или меньше) формирования Земли.

Из чего и как образовалась Земля?

Это исследование вносит значительный вклад в теорию формирования планет, область, в которой за последние несколько десятилетий произошли многочисленные сдвиги парадигмы и которая остается горячей точкой для научных дискуссий. В этом контексте новое исследование предсказывает природу строительных блоков для других планет земной группы — Меркурия и Венеры, — которые должны были быть сформированы из сравнительно сухих элементов.

Франсуа Тиссо объяснил, что «космические исследования внешних планет имеют решающее значение, потому что водный мир, вероятно, предлагает наилучшие перспективы для поиска внеземной жизни. Но не следует пренебрегать внутренней Солнечной системой. Прошло почти 40 лет с тех пор, как миссия коснулась поверхности Венеры, а миссия на поверхность Меркурия так и не состоялась. Чтобы лучше понять, как образовались планеты земной группы, такие как Земля, мы должны изучить эти миры».