Μια νέα ανάλυση ισοτόπων σε μετεωρίτες αμφισβητεί παγιωμένες αντιλήψεις για την προέλευση της Γης, υποδηλώνοντας ότι ο πλανήτης μας ίσως σχηματίστηκε σχεδόν εξ ολοκλήρου από υλικό που βρισκόταν κοντά του και όχι από υλικά που προέρχονταν από μακρινές περιοχές του νεογέννητου ηλιακού μας συστήματος.
Οι πλανητολόγοι συζητούν εδώ και καιρό την προέλευση του υλικού που σχημάτισε τη Γη. Αν και ο πλανήτης μας βρίσκεται στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα πολλοί ερευνητές εκτιμούσαν ότι μεταξύ 6% και 40% του υλικού του προήλθε από περιοχές πέρα από τον Δία σε εξωτερικές περιοχές του ηλιακού μας συστήματος.
Μια διαχρονική πεποίθηση στην επιστημονική κοινότητα είναι το υλικό από το εξωτερικό ηλιακό σύστημα ήταν απαραίτητο για τη μεταφορά πτητικών ουσιών όπως το νερό. Αυτή η ιδέα προϋπέθετε ότι υπήρχε μετακίνηση υλικού μεταξύ των εξωτερικών και εσωτερικών περιοχών κατά τον σχηματισμό της Γης. Ωστόσο νέα έρευνα θέτει πλέον υπό αμφισβήτηση αυτή την υπόθεση.
«Ήμασταν πραγματικά έκπληκτοι»
Οι Πάολο Σόσι και Νταν Μπάουερ από το Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Ζυρίχης συνέκριναν ισοτοπικά δεδομένα από ένα ευρύ φάσμα μετεωριτών συμπεριλαμβανομένων δειγμάτων που συνδέονται με τον Άρη και τον τεράστιο αστεροειδή Εστία που θεωρείται απομεινάρι πρωτοπλανήτη με τη σύσταση της Γης. Τα ισότοπα είναι άτομα του ίδιου στοιχείου με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφορετική μάζα λόγω διαφορετικού αριθμού νετρονίων.
Χρησιμοποιώντας μια νέα αναλυτική προσέγγιση η ομάδα κατέληξε σε ένα απροσδόκητο συμπέρασμα: η Γη φαίνεται να σχηματίστηκε αποκλειστικά από υλικό που προήλθε από το εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα. Υλικό από πέρα από τον Δία πιθανότατα αποτελεί λιγότερο από το 2% της μάζας της Γης και ίσως να μην συνέβαλε καθόλου αναφέρουν οι ερευνητές στην επιθεώρηση «Nature Astronomy».
«Οι υπολογισμοί μας δείχνουν ξεκάθαρα ότι το υλικό που σχημάτισε τη Γη προέρχεται από μια ενιαία δεξαμενή ύλης. Ήμασταν πραγματικά έκπληκτοι που διαπιστώσαμε ότι η Γη αποτελείται αποκλειστικά από υλικό του εσωτερικού Ηλιακού Συστήματος, διαφορετικό από οποιονδήποτε συνδυασμό γνωστών μετεωριτών» αναφέρει ο Σόσι.
Η ανακάλυψη
Για να φτάσουν σε αυτό το αποτέλεσμα οι ερευνητές ανέλυσαν δεδομένα από δέκα διαφορετικά ισοτοπικά συστήματα σε μετεωρίτες και εφάρμοσαν μια στατιστική μέθοδο που σπάνια χρησιμοποιείται στη γεωχημεία. Προηγούμενες μελέτες βασίζονταν συνήθως σε μόνο δύο ισοτοπικά συστήματα.
«Οι μελέτες μας είναι ουσιαστικά πειράματα επιστήμης δεδομένων. Πραγματοποιήσαμε στατιστικούς υπολογισμούς που σπάνια εφαρμόζονται στη γεωχημεία, παρόλο που αποτελούν ισχυρό εργαλείο» εξηγεί ο Σόσι. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν εδώ και καιρό τα ισότοπα σε μετεωρίτες για να εντοπίσουν από πού προήλθαν τα υλικά στο ηλιακό σύστημα. Στο παρελθόν η έρευνα αυτή επικεντρωνόταν κυρίως στα ισότοπα του οξυγόνου.
Στις αρχές της δεκαετίας του 2010 διαπιστώθηκε ότι ισότοπα στοιχείων όπως το χρώμιο και το τιτάνιο μπορούν επίσης να αποκαλύψουν την προέλευση των υλικών. Αυτό οδήγησε σε ένα σύστημα ταξινόμησης που χωρίζει τους μετεωρίτες σε δύο κατηγορίες: μη ανθρακούχους (από το εσωτερικό ηλιακό σύστημα) και ανθρακούχους από πιο απομακρυσμένες περιοχές πλούσιες σε νερό και άνθρακα.
Η νέα μελέτη δείχνει ότι η Γη αποτελείται εξ ολοκλήρου από μη ανθρακούχο υλικό. Δεν βρέθηκαν επίσης ενδείξεις για την ανάμιξη υλικού μεταξύ εσωτερικών και εξωτερικών περιοχών όπως είχε προταθεί στο παρελθόν. Αυτό υποδηλώνει ότι η Γη σχηματίστηκε σε ένα σχετικά σταθερό περιβάλλον, αυξανόμενη σταδιακά μέσω συσσώρευσης κοντινού πλανητικού υλικού. Υποδεικνύει επίσης ότι πτητικά στοιχεία, όπως το νερό, πιθανότατα υπήρχαν ήδη στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα.
Ο Δίας ως «φράγμα» υλικών
Γιατί όμως υπάρχουν δύο διακριτές «δεξαμενές» υλικών στο ηλιακό σύστημα; Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το ηλιακό σύστημα χωρίστηκε νωρίς σε δύο περιοχές λόγω του γρήγορου σχηματισμού του Δία. Καθώς ο γίγαντας αερίου μεγάλωνε, η βαρύτητά του δημιούργησε ένα κενό στον πρωτοπλανητικό δίσκο γύρω από το νεαρό Ήλιο δηλαδή στον δίσκο αερίων και σκόνης όπου σχηματίζονται οι πλανήτες.
Ο Δίας πιθανότατα εμπόδισε τη μεταφορά υλικού από το εξωτερικό προς το εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα, αν και το πόσο αποτελεσματικό ήταν αυτό το «φράγμα» δεν ήταν σαφές. Η νέα ανάλυση δείχνει ότι σχεδόν κανένα υλικό πέρα από τον Δία δεν έφτασε στη Γη. «Οι υπολογισμοί μας είναι πολύ αξιόπιστοι και βασίζονται αποκλειστικά στα δεδομένα, όχι σε φυσικές υποθέσεις που δεν έχουν πλήρως κατανοηθεί» τόνισε ο Μπάουερ. Τα αποτελέσματα δείχνουν επίσης ότι η σύσταση της Γης μοιάζει πολύ με εκείνη του Άρη και της Εστίας.
Η ομάδα υποθέτει ότι η Αφροδίτη και ο Ερμής μπορεί να έχουν παρόμοια σύσταση. «Με βάση την ανάλυσή μας, μπορούμε θεωρητικά να προβλέψουμε τη σύσταση αυτών των δύο πλανητών» λέει ο Σόσι. Ωστόσο αυτό δεν μπορεί ακόμη να επιβεβαιωθεί, καθώς δεν υπάρχουν δείγματα πετρωμάτων από αυτούς.
Νέο φως στην ιστορία σχηματισμού
«Τα αποτελέσματά μας ρίχνουν νέο φως στην ιστορία σχηματισμού της Γης και των άλλων βραχωδών πλανητών» λένε οι ερευνητές. Σχεδιάζουν τώρα να μελετήσουν πώς υπήρχε αρκετό νερό στο θερμό εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα ώστε να σχηματιστούν οι ωκεανοί της Γης. Θέλουν επίσης να εξετάσουν αν παρόμοιες διαδικασίες συμβαίνουν και σε άλλα πλανητικά συστήματα.
«Μέχρι τότε θα συνεχίσουμε έντονες επιστημονικές συζητήσεις για τη σύσταση της Γης και των γειτονικών της πλανητών, γιατί η επιστημονική διαμάχη γύρω από τα δομικά στοιχεία της Γης απέχει πολύ από το να έχει λήξει» αναφέρουν.
