Dünya ve Mars, iç güneş sisteminin malzemelerinden yapılmış büyük cisimlerin çarpışmasından oluşmuştur.

Uluslararası araştırma ekibi, iç güneş sistemindeki kayalık gezegenlerin izotopik bileşimini araştırdı.

toprak ve Mars Büyük ölçüde iç güneş sisteminden kaynaklanan bir maddeden oluşmuştur; Bu iki gezegenin temel yapı taşlarının yalnızca küçük bir yüzdesi daha sonra ortaya çıktı. Jüpiteryörünge. Dr tarafından yönetilen bir grup araştırmacı Münster Üniversitesi (Almanya) Bu sonuçlar 22 Aralık 2021 tarihinde dergide yayınlandı. bilim ilerlemesi. Dünya ve Mars’ın izotopik bileşimi ile iç ve dış güneş sisteminden gelen orijinal yapı malzemelerinin bugüne kadarki en kapsamlı karşılaştırmasını sağlarlar. Bu malzemenin bir kısmı bugün hala meteorlarda büyük ölçüde değişmeden mevcuttur. Çalışmanın sonuçları, Merkür gezegenlerini oluşturan süreci anlamamız için geniş kapsamlı sonuçlara sahiptir. VenüsDünya ve Mars. Dört kayalık gezegenin, dış güneş sisteminden itilmeyen milimetre boyutlu çakıl taşları biriktirerek mevcut boyutlarına büyüdüğü teorisi.

Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce güneş sistemimizin ilk günlerinde, genç güneşin etrafında bir toz ve gaz diski dönüyordu. İki teori, kayalık iç gezegenlerin bu orijinal yapı malzemesinden milyonlarca yılda nasıl oluştuğunu açıklar. Eski teoriye göre, iç güneş sistemindeki toz, yavaş yavaş kabaca ayın boyutuna ulaşan daha büyük parçalar halinde toplanmıştır. Bu gezegensel embriyoların çarpışması sonunda iç gezegenler Merkür, Venüs, Dünya ve Mars ile sonuçlandı. Bununla birlikte, daha yeni bir teori, farklı bir büyüme sürecini destekliyor: dış güneş sisteminden güneşe doğru göç eden milimetre boyutlu toz “çakıl”. Yolda, iç güneş sistemindeki gezegenlerin embriyolarının üzerine yığıldılar ve yavaş yavaş mevcut boyutlarına büyüttüler.

Dört karasal gezegen: Merkür, Venüs, Dünya ve Mars. Kredi: NASA/Ay ve Gezegen Enstitüsü

Her iki teori de, erken güneş sistemindeki koşulları ve dinamikleri yeniden yapılandırmayı amaçlayan teorik modellere ve bilgisayar simülasyonlarına dayanmaktadır; Her ikisi de gezegen oluşumuna giden olası bir yolu tanımlar. Ama hangisi doğru? Gerçekte hangi süreç yaşandı? Bu soruları cevaplamak için, mevcut çalışmada Münster Üniversitesi (Almanya), La Côte d’Azur Gözlemevi (Fransa), California Teknoloji Enstitüsü (ABD), Berlin’deki Doğa Tarihi Müzesi (Almanya) ve Berlin Hür Üniversitesi (Almanya) belirledi ) Kayalık gezegenler Dünya ve Mars’ın tam bileşimi.

Araştırmanın ilk yazarı olan Münster Üniversitesi’nden Dr. Christoph Burckhardt, “Dünya ve Mars’ın yapı taşlarının dış güneş sisteminden mi yoksa iç güneş sisteminden mi kaynaklandığını öğrenmek istedik” diyor. Bu amaçla her iki gezegenin silikatça zengin dış katmanlarında çok küçük izlerde bulunan titanyum, zirkonyum ve molibden gibi nadir metallerin izotopları önemli ipuçları veriyor. İzotoplar, aynı elementin yalnızca atom çekirdeklerinin ağırlığında farklılık gösteren farklı türleridir.

Referans için meteorlar

Bilim adamları, erken güneş sisteminde bu ve diğer metalik izotopların eşit olarak dağılmadığını varsayıyorlar. Aksine, bolluğu güneşten olan mesafeye bağlıydı. Bu nedenle, belirli bir cismin yapı taşlarının erken güneş sisteminde nereden kaynaklandığı hakkında değerli bilgiler içerirler.

Dış ve iç güneş sisteminin orijinal izotopik envanteri için bir referans olarak, araştırmacılar iki tür meteorit kullandılar. Bu kaya parçaları genellikle Mars ve Jüpiter’in yörüngeleri arasındaki alan olan asteroit kuşağından Dünya’ya yollarını buldu. Büyük ölçüde güneş sisteminin başlangıcından itibaren orijinal malzemeler olarak kabul edilirler. Karbon kadar az karbon içerebilen sözde karbonlu kondritler Jüpiter’in yörüngesinin dışında ortaya çıkmış ve daha sonra büyüyen gaz devlerinin etkisiyle asteroit kuşağına taşınmış olsa da, onların karbonu daha az tüketen kuzenleri olan karbonat olmayan kondritler, sistemin gerçek çocukları kapalı solaryum.

Mars Göktaşı Fil Moraine (EETA) 79001. Bilim adamları, çalışmada bu ve diğer Mars göktaşlarını inceledi. kredi NASA/JSC

Dünya’dan erişilebilen en dıştaki kaya katmanlarının ve iki tür meteoritin kesin izotopik bileşimi bir süredir incelenmiştir; Bununla birlikte, Mars kayalarının nispeten kapsamlı bir analizi yapılmamıştır. Mevcut çalışmalarında, araştırmacılar, altı tipik Mars kaya tipine atanabilecek toplam 17 Marslı meteoritinden örnekleri incelediler. Ek olarak, bilim adamları ilk kez üç farklı metalik izotopun bolluğunu araştırdılar.

Mars meteorlarının örnekleri ilk önce tarandı ve karmaşık bir kimyasal işleme tabi tutuldu. Çoklu birleştiriciyi kullanma plazma Münster Üniversitesi Gezegen Bilimleri Enstitüsü’ndeki kütle spektrometrisi, araştırmacılar daha sonra eser miktarda titanyum, zirkonyum ve molibden izotoplarını tespit edebildiler. Daha sonra, ölçülen yapıları yeniden üretmek için bugün bulunan yapı malzemelerinin Dünya ve Mars’ta karbonatlı ve karbonik olmayan kondritlerde birleştirilmesi gereken oranı hesaplamak için bilgisayar simülasyonları yaptılar. Bunu yaparken, sırasıyla titanyum ve zirkonyum izotoplarının ve ayrıca molibden izotoplarının farklı geçmişini açıklamak için iki farklı birikim aşamasını dikkate aldılar. Titanyum ve zirkonyumdan farklı olarak, molibden esas olarak gezegenin metal çekirdeğinde birikir. Silikat bakımından zengin dış katmanlarda bugün hala mevcut olan eser miktarlar, yalnızca gezegenin büyümesinin son aşamasında eklenebilir.

Araştırmacıların bulguları, Dünya ve Mars’ın dış kayalık katmanlarının, dış Güneş Sistemi’ndeki karbonlu kondritlerle çok az ortak noktası olduğunu gösteriyor. Her iki gezegenin orijinal yapı taşlarının sadece yüzde dördünü temsil ediyorlar. Göttingen’deki Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü’nün de direktörü olan Münster Üniversitesi’nden Profesör Thorsten Klein şunları söylüyor: “Bu nedenle, bu iç gezegen oluşumu teorisini doğrulayamıyoruz” diye ekliyor.

Eksik yapı malzemeleri

Ancak Dünya ve Mars’ın bileşimi de karbonlu olmayan kondritlerinkiyle tam olarak uyuşmuyor. Bilgisayar simülasyonları, farklı türde bir yapı malzemesinin de çalışır durumda olması gerektiğini göstermektedir. Christoph Burckhardt, “Bilgisayar simülasyonlarımız tarafından çıkarılan bu üçüncü tip yapı malzemesinin izotopik bileşimi, Güneş Sisteminin en iç bölgesinde ortaya çıkmış olması gerektiğini gösteriyor” diye açıklıyor. Güneş’e yakın nesneler asteroit kuşağında hiçbir zaman dağılmadığından, bu malzeme neredeyse tamamen iç gezegenler tarafından emilmiştir ve bu nedenle meteorlarda oluşmaz. Thorsten Kleine, “Bunlar, deyim yerindeyse, bugün artık doğrudan erişimimizin olmadığı ‘eksik yapı malzemeleridir’ diyor.

Ani keşif, gezegen oluşumu teorisi çalışmasının sonuçlarını değiştirmez. Christoph Burckhardt, “Dünya ve Mars’ın esas olarak iç güneş sisteminden malzeme içerdiği gerçeğinin, iç güneş sistemindeki büyük cisimlerin çarpışmalarından gezegenlerin oluşumuna çok uygun olduğu” sonucuna varıyor.

Referans: Christoph Burckhardt, Fridolin Spitzer, Alessandro Morbidelli, Gerrit Bodd, Jan H. Rinder, Thomas S. Kroyer ve Thorsten Klein, “Kayıp İç Güneş Sistemi Materyallerinden Karasal Gezegenlerin Oluşumu”, 22 Aralık 2021 Buradan ulaşabilirsiniz bilim ilerlemesi.
DOI: 10.1126 / sciadv.abj7601