Земля и Марс сформировались по разным сценариям, показало исследование учёных

Четыре с половиной миллиарда лет назад обе планеты родились в одном облаке газа и пыли, которое позже стало нашей Солнечной системой. Но точный механизм их формирования остаётся одним из самых спорных вопросов в планетарной науке. Новое исследование учёных Копенгагенского университета добавляет в этот спор свидетельства, основанные на анализе химического состава планет.

Два способа рождения планет

Планетологи согласны, что планеты формируются в основном двумя способами или их гибридом. Первый — столкновение гигантских космических камней, называемых планетезималями. Второй — накопление этими крупными объектами более мелких частиц, процесс, известный как аккреция пыли (pebble accretion). Какой из этих процессов или их комбинация объясняет формирование каменистых планет, учёные до сих пор не определили.

Разные рецепты для Земли и Марса

Исследователи обнаружили, что Земля и Марс формировались совершенно по-разному. По словам ассистента профессора Хайяна Вана, по крайней мере 75% массы Земли происходит из двух молодых планет, известных как протопланеты, которые выросли благодаря аккреции пыли, в то время как планетезимали внесли до 25%. В контрасте, примерно три четверти массы Марса происходит из планетезималей, а оставшаяся четверть — из аккреции пыли.

Химический отпечаток прошлого

Для понимания того, как планеты формировались миллиарды лет назад, учёные анализируют следы, сохранившиеся до сегодня. Исследователи внимательно изучили определённые элементы во внешних слоях планет — земной коре и мантии. Они сосредоточились особенно на так называемых летучих элементах, таких как натрий, цинк и калий, которые относительно легко испаряются при высоких температурах. Наличие или отсутствие этих элементов действует как химический отпечаток, раскрывающий процессы, которые планеты пережили во время формирования.

Компьютерные модели и неопределённость

Используя продвинутые компьютерные модели, исследователи определили, какие сценарии формирования наиболее вероятны. Профессор Андерс Йоханнсен отметил: «Это огромная детективная работа — выяснить, что произошло тогда, когда большая часть доказательств исчезла давно. Но даже через 4,5 миллиарда лет состав мантий Земли и Марса остаётся неизменным». Однако исследователи подчёркивают, что их модели содержат неопределённости. Точный химический состав первоначальных строительных блоков нашей Солнечной системы остаётся неизвестным, и модели опираются на несколько предположений. Тем не менее даже при корректировке этих предположений основной вывод остаётся неизменным.

Применение за пределами Солнечной системы

По словам Вана, точные проценты могут варьироваться, но анализы постоянно указывают на то, что Земля и Марс формировались двумя разными способами. Исследователи видят применение своего метода и за пределами нашей Солнечной системы. Несколько будущих космических миссий нацелены на открытие и изучение планет, похожих на Землю, в других галактиках. Понимание химического состава таких планет важно для оценки их потенциальной обитаемости. «Если мы поймём, как планеты теряют летучие элементы во время формирования, мы также сможем лучше предсказать, сколько воды и других веществ, поддерживающих жизнь, они в итоге сохраняют», — говорит Йоханнсен.

Это данные исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, а не медицинский совет или окончательный ответ на вопрос о формировании планет.