Πρόκειται για τον πρωτοπλανήτη που μετα από μια τρομερή κοσμική σύγκρουση μεταμορφώθηκε στη Γη.
Διεθνής ερευνητική ομάδα ανακάλυψε τα ίχνη της «πρωτο-Γης», της αρχέγονης εκδοχής του πλανήτη μας που υπήρχε περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν και έδωσε τη θέση της στον πλανήτη που δημιουργήθηκε μετά από μια κολοσσιαία σύγκρουση με ένα διαστημικό σώμα στο μέγεθος του Άρη. Τα ευρήματα που δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Nature Geosciences» προσφέρουν νέα στοιχεία για τα αρχικά «δομικά υλικά» που διαμόρφωσαν τόσο τη νεαρή Γη όσο και το υπόλοιπο ηλιακό σύστημα.
Πριν από δισεκατομμύρια χρόνια το ηλιακό σύστημα ξεκίνησε ως ένα περιστρεφόμενο νέφος αερίων και σκόνης. Με τον καιρό αυτό το υλικό συσσωρεύτηκε σχηματίζοντας τους πρώτους μετεωρίτες. Αυτοί οι πρώιμοι διαστημικοί βράχοι ενώθηκαν τελικά για να σχηματίσουν την πρωτο-Γη και τους υπόλοιπους πλανήτες που περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο.
Στα πρώτα της στάδια, η Γη ήταν ένας πυρακτωμένος, ηφαιστειακός κόσμος. Λιγότερο από 100 εκατομμύρια χρόνια αργότερα ένα διαστημικό σώμα στο μέγεθος του Άρη συγκρούστηκε μαζί της. Αυτό το γεγονός σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία οδήγησε στη γέννηση της Σελήνης αφού διασκορπίστηκε γύρω από το Γη μια γιγάντια ποσότητα συντριμμιών της σύγκρουσης τα οποία γρήγορα ενώθηκαν σχηματίζοντας τον φυσικό μας δορυφόρο.
Οι ειδικοί θεωρούσαν επίσης ότι η σύγκρουση συγκλόνισε το εσωτερικό του πλανήτη προκαλώντας σειρά γεωλογικών διεργασιών που οδήγησαν στο να «σβηστεί» σχεδόν ολοκληρωτικά η αρχική του χημική σύσταση. Η επιστημονική κοινότητα πίστευε για δεκαετίες ότι η σύγκρουση κατέστρεψε ολοκληρωτικά κάθε ίχνος της πρωτο-Γης.
Μια απροσδόκητη υπογραφή
Η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (το περίφημο MIT) και αρκετά διεθνή ερευνητικά ιδρύματα αμφισβητεί αυτήν την παραδοχή. Οι ερευνητές εντόπισαν ένα ασυνήθιστο χημικό μοτίβο σε μερικούς από τους αρχαιότερους βράχους της Γης, μια ανισορροπία στα ισότοπα του καλίου που δεν ταιριάζει με τα περισσότερα υλικά που βρίσκονται σήμερα στον πλανήτη. Αυτή η λεπτή διαφορά ανιχνεύτηκε σε δείγματα από πολύ βαθιά αρχαία γεωλογικά στρώματα.
Η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι αυτή η παραλλαγή στα ισότοπα του καλίου δεν μπορεί να εξηγηθεί από μεταγενέστερες συγκρούσεις ή από γνωστές γεωλογικές διεργασίες. Τα στοιχεία δείχνουν μια συναρπαστική πιθανότητα: ότι οι συγκεκριμένοι βράχοι διατηρούν υλικό από την αρχική πρωτο-Γη που επέζησε ανέπαφο μέσα από τη βίαιη εξέλιξη του πλανήτη.
«Ίσως αυτή να είναι η πρώτη άμεση απόδειξη ότι έχουμε διατηρήσει υλικά από την πρωτο-Γη. Βλέπουμε ένα κομμάτι της πολύ αρχαίας Γης, ακόμα και πριν από τη γιγαντιαία σύγκρουση. Είναι απίστευτο, γιατί θα περιμέναμε αυτό το πρώιμο χημικό στίγμα να έχει σβηστεί με το πέρασμα του χρόνου» λέει η Νικόλ Νιέ αναπληρώτρια καθηγήτρια Γεωλογίας και Πλανητικών Επιστημών στο MIT.
Οι μετεωρίτες
Το 2023 η Νιέ και οι συνεργάτες της ανέλυσαν δεκάδες μετεωρίτες από διάφορες περιοχές του πλανήτη. Οι μετεωρίτες αυτοί σχηματίστηκαν σε διαφορετικά μέρη και εποχές του ηλιακού συστήματος επομένως αποτυπώνουν τις μεταβαλλόμενες συνθήκες του στο χρόνο. Συγκρίνοντας τη χημική τους σύσταση με εκείνη της Γης εντόπισαν μια ανωμαλία στα ισότοπα του καλίου.
Τα ισότοπα είναι διαφορετικές μορφές του ίδιου στοιχείου, με ίδιο αριθμό πρωτονίων, αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Το κάλιο έχει τρία φυσικά ισότοπα: Κ-39, Κ-40 και Κ-41. Στη Γη τα δύο πρώτα κυριαρχούν, ενώ το Κ-40 υπάρχει σε αμελητέα ποσότητα. Οι μετεωρίτες που μελέτησαν οι επιστήμονες έδειξαν διαφορετικές ισοτοπικές αναλογίες από τα γήινα υλικά κάτι που υποδηλώνει ότι όποιο υλικό παρουσιάζει τέτοια ανωμαλία είναι παλαιότερο από τη σύγχρονη Γη δηλαδή προέρχεται από την πρωτο-Γη, τον κόσμο που υπήρχε πριν από την τρομερή σύγκρουση.
«Ανακαλύψαμε ότι οι διαφορετικοί μετεωρίτες έχουν διαφορετικές υπογραφές καλίου, κάτι που σημαίνει ότι το κάλιο μπορεί να λειτουργήσει ως ανιχνευτής των «δομικών υλικών» της Γης», εξηγεί η Νιέ.
Τα βαθιά μυστικά της Γης
Στη νέα μελέτη η ομάδα αναζήτησε παρόμοιες ανωμαλίες μέσα στην ίδια τη Γη. Χρησιμοποίησαν δείγματα σε μορφή σκόνης από τη Γροιλανδία και τον Καναδά όπου βρίσκονται μερικοί από τους αρχαιότερους σωζόμενους βράχους καθώς και αποθέσεις λάβας από τη Χαβάη όπου τα ηφαίστεια φέρνουν στην επιφάνεια υλικά του μανδύα, του βαθύτερου στρώματος του πλανήτη.
Οι επιστήμονες διέλυσαν τα δείγματα σε οξύ, απομόνωσαν το κάλιο και χρησιμοποίησαν μαζικό φασματογράφο για να μετρήσουν τις αναλογίες των τριών ισοτόπων του. Βρήκαν μια ισοτοπική υπογραφή διαφορετική από αυτή που υπάρχει στα περισσότερα γήινα υλικά, ΄να έλλειμμα στο ισότοπο Κ-40. Η ανίχνευση αυτού του ελάχιστου ελλείμματος είναι σαν να εντοπίζεις έναν κόκκο καφέ άμμου μέσα σε έναν κουβά γεμάτο κίτρινη άμμο. «Αυτό υποδεικνύει ότι τα δείγματα αυτά είναι φτιαγμένα διαφορετικά και πιθανότατα αποτελούν υπολείμματα της πρωτο-Γης» λέει η Νιέ.
Το φλογερό παρελθόν της Γης
Η ερευνητική ομάδα στη συνέχεια πραγματοποίησε προσομοιώσεις βασισμένες σε δεδομένα από όλους τους γνωστούς μετεωρίτες, για να δει πώς το έλλειμμα του Κ-40 θα επηρεαζόταν από συγκρούσεις όπως η γιγαντιαία πρόσκρουση ή μικρότερες μεταγενέστερες.
Οι προσομοιώσεις τους έδειξαν ότι το αρχικό υλικό με λιγότερο Κ-40 θα αναμειγνυόταν και θα εμπλουτιζόταν με το ισότοπο αυτό με την πάροδο του χρόνου φτάνοντας στη σύσταση των σύγχρονων πετρωμάτων. Το συμπέρασμα: τα υλικά με έλλειμμα σε Κ-40 είναι πιθανότατα απομεινάρια της αρχέγονης πρωτο-Γης.
Το μυστήριο των «χαμένων μετεωριτών»
Περιέργως η ισοτοπική υπογραφή των δειγμάτων δεν ταιριάζει απόλυτα με κανέναν γνωστό μετεωρίτη. Αυτό σημαίνει ότι οι μετεωρίτες που σχημάτισαν την πρωτο-Γη ίσως δεν έχουν ακόμα ανακαλυφθεί. «Οι επιστήμονες προσπαθούν να κατανοήσουν τη χημική προέλευση της Γης συνδυάζοντας τα δεδομένα από διαφορετικές ομάδες μετεωριτών. Όμως, η μελέτη μας δείχνει ότι η συλλογή των γνωστών μετεωριτών δεν είναι πλήρης — και ότι έχουμε ακόμη πολλά να μάθουμε για το από πού προήλθε ο πλανήτης μας» εξηγεί η Νιέ.
