Происхождение Земли: три новых важных вывода

Сейчас самой популярной гипотезой о зарождении планетных систем стоит считать их формирование из газопылевого облака.

Однако и эта гипотеза не раскрывает все тайны. Но похоже, что одну из тайн нашей планеты удалось раскрыть.

Ученые Калифорнийского университета выдвинули одно очень интересное предположение о скорости роста Земли на этапе ее формирования.

Планеты земной группы формировались по одному и тому же принципу.

• Сначала образовалась звезда по имени Солнце.
• Вокруг Солнца вращалось облако плотного газа - протопланетный диск, который можно считать зарождающейся планетной системой. В нем содержались твердые частицы, которые слипались друг другом и увеличивались в размерах, обрастая пылью.

Этот процесс называется аккрецией, а образованные небесные тела, служащие строительным материалом для будущих планет, называются планетезималями.

Это лишь общий принцип, но ведь дьявол кроется в деталях.

• Деталь первая - скорость роста Земли на этапе формирования.
• Деталь вторая - происхождение компонентов, из которых она сформировалась.
• Деталь третья - доля компонентов метеоритного происхождения.

Прояснить ситуацию решили геохимики из Калифорнийского университета в Дэвисе: Кёртис Уильямс и Суджой Мукхопадхьяй провели изотопный анализ неона в земной мантии.

Материалом для анализа послужили образцы базальтовых лав из зон Галапагосских островов, Исландии и Самоа.

Считается, что в этих зонах лавы зарождаются в основании мантии, ближе к ядру, а значит, и первичное вещество, из которого сформировалась Земля, там должно сохраниться лучше.

Для сравнения взяли базальты срединно-океанических хребтов, происхождение которых менее глубинное. Всего использовали 12 образцов глубинных и 21 образец срединно-океанических базальтов.

Ранее ученые предположили, что вместе с другими летучими компонентами неон попал в состав Земли на этапе формирования. Поскольку неон инертен, он никак не мог принять участие в геологических и биохимических процессах, в которых проявили себя другие компоненты - следовательно, соотношение стабильных изотопов в образцах неона должно было сохраниться в первозданном виде. Это соотношение называют изотопной подписью.

Изотопная подпись способна выяснить происхождение неона в составе Земли, и здесь возможно три случая:

• либо неон попал из протопланетного диска,
• либо имеет метеоритное происхождение,
• либо может быть результатом ядерных реакций, протекавших при облучении пыли солнечным ветром - потоком ионизированных частиц, исходящим от солнечной короны.

Во всех случаях изотопная подпись будет разной. Далее ученые предположили следующее: если бы Земля сформировалась как планета достаточно быстро (от двух до пяти миллионов лет), то был бы верен первый случай. А если бы Земля формировалась намного дольше, то были бы верны второй и третий случаи.

Полученные в результате анализа изотопные значения оказались близки к значениям неона из протопланетного облака.

Ученые пришли к нескольким выводам.

• Во-первых, наша планета сформировалась достаточно быстро.
• Во-вторых, неон (а еще вода, углерод и кислород) попал в ее состав из протопланетного диска и до сих пор сохраняется в мантии Земли в своем первозданном виде.
• В-третьих, срединно-океанические базальты не подходят для подобных, поскольку расположены ближе к верхней мантии.
• Наконец, ученые поняли, что по одинаковому принципу могло происходить формирование не только планет земной группы, но и экзопланет земного типа.