Хотя Земля давно и подробно изучена, на некоторые фундаментальные вопросы еще предстоит найти ответы. Один из них касается формирования нашей планеты, о зарождении которой исследователи до сих пор ничего не знают. Международная исследовательская группа под руководством ETH Zurich и Национального центра компетенции в исследованиях PlanetS предлагает новый ответ на этот вопрос, основанный на лабораторных экспериментах и компьютерном моделировании.
«Преобладающая теория в астрофизике и космохимии заключается в том, что Земля образовалась из хондритных астероидов. Это относительно небольшие, простые блоки породы и металла, которые сформировались на ранних этапах существования Солнечной системы», - объясняет ведущий автор исследования Паоло Сосси, профессор экспериментальной планетологии в ETH Zurich. «Проблема этой теории заключается в том, что никакая смесь хондритов не может объяснить точный состав Земли, которая гораздо беднее легкими, летучими элементами, такими как водород и гелий, чем мы могли бы ожидать».
Команда Сосси искала решение. «Динамические модели, с помощью которых мы конструируем формирование планет, показывают, что формировались они в нашей Солнечной системе постепенно. Маленькие зерна со временем превращались в планетезимали размером в километр, накапливая все больше и больше материала за счет гравитационного притяжения», - объясняет Сосси. Подобно хондритам, планетезимали также представляют собой небольшие тела из камня и металла. Но в отличие от хондритов, они были достаточно нагреты, чтобы дифференцироваться на металлическое ядро и каменистую мантию. «Более того, планетезимали, сформировавшиеся в разных областях вокруг молодого Солнца или в разное время, могут иметь очень разный химический состав», - добавляет Сосси. Теперь вопрос заключается в том, может ли случайное сочетание различных планетезималей привести к составу, соответствующему составу Земли.
Чтобы выяснить это, команда провела моделирование, в котором тысячи планетезималей столкнулись друг с другом в ранней Солнечной системе. Модели разработаны таким образом, что со временем были воспроизведены небесные тела, соответствующие четырем каменистым планетам - Меркурию, Венере, Земле и Марсу. Моделирование показало, что смесь множества различных планетезималей могла привести к эффективному составу Земли. Более того, состав Земли даже является наиболее статистически вероятным результатом этих симуляций.
«Даже если мы подозревали нечто подобное, мы все равно считаем такой результат очень примечательным», - вспоминает Сосси. «Теперь у нас есть не только механизм, который лучше объясняет образование Земли, но и эталон для объяснения образования других каменистых планет», - говорит исследователь. Этот механизм может быть использован, например, для предсказания того, как состав Меркурия отличается от состава других каменистых планет. Или как могут быть составлены каменистые экзопланеты других звезд.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20220708181002
Обозрение "Terra & Comp".
