Ученые из Массачусетского технологического института и других научных центров объявили об обнаружении чрезвычайно редких фрагментов «прото-Земли». Возраст этих остатков оценивается примерно в 4,5 миллиарда лет, и они относятся к периоду до колоссального столкновения, которое необратимо изменило состав примитивной планеты и привело к формированию Земли в ее нынешнем виде. Эта находка поможет специалистам лучше понять, из каких исходных компонентов была создана ранняя Земля и другие объекты Солнечной системы.
Миллиарды лет назад ранняя Солнечная система представляла собой вращающийся диск из газа и пыли. Со временем из этого вещества сформировались первые метеориты, которые, в свою очередь, сливались, образуя прото-Землю и соседние планеты. На этой ранней стадии наша планета, вероятно, была скалистым, кипящим лавой шаром. Однако менее чем через 100 миллионов лет после своего образования она столкнулась с объектом размером с Марс. Это «гигантское столкновение» полностью перемешало и расплавило недра планеты, фактически обнулив ее химический состав. Согласно информации от Massachusetts Institute of Technology, ранее считалось, что весь первоначальный материал прото-Земли был полностью преобразован в результате этого катаклизма.
Новые данные, полученные командой исследователей, свидетельствуют об обратном. В древних породах была выявлена химическая подпись, которая отличается от большинства других материалов, найденных на Земле сегодня. Эта особенность заключается в небольшом дисбалансе изотопов калия. Ученые установили, что такой изотопный дисбаланс не мог возникнуть в результате каких-либо крупных столкновений или геологических процессов, происходящих на планете в настоящее время. По словам Николь Ни, доцента кафедры наук о Земле и планетах Массачусетского технологического института, это, возможно, первое прямое доказательство того, что материал прото-Земли сохранился.
В ходе исследования специалисты проанализировали образцы пород из Гренландии и Канады, где находятся одни из старейших скальных образований, а также отложения лавы с Гавайев, где вулканы вынесли на поверхность древнейшие материалы из мантии. С помощью специального масс-спектрометра ученые измерили соотношение трех изотопов калия и обнаружили дефицит изотопа калий-40. Хотя этот изотоп и так составляет незначительную долю по сравнению с двумя другими, в изученных образцах его оказалось еще меньше. Это указывает на то, что данные материалы были «созданы иначе», чем большинство современных пород на Земле.
Чтобы проверить свою гипотезу, ученые смоделировали, как дефицит калия-40 в образцах изменился бы под воздействием столкновений с метеоритами и в результате геологических процессов. Моделирование показало, что состав пород с дефицитом калия-40 соответствует именно остаткам первоначального материала прото-Земли. Любопытно, что химическая подпись этих образцов не совпадает ни с одним из известных метеоритов. Это означает, что те метеориты и материалы, из которых изначально сформировалась прото-Земля, науке еще предстоит обнаружить.