Tidigt i jordens historia, en våldsam kollision med en annan planetkropp skapade en enorm röra, men bara hur mycket av en röra har diskuterats. Vad vi vet, dock, är att denna katastrofala kollision skapade månen och massor av skräp som bildade en planetomfattande skiva.

Nu, i en studie från december 2017 publicerad i tidskriften Nature Geoscience, forskare har simulerat denna gamla smashup för att ta reda på hur mycket av diskrester som regnade ner på jordens yta som planetesimaler, eller liten, planetbyggande himmelska föremål. Denna period av diskrester som krossar planeten är känd som "sen ansamling". Vad de hittade bidrar till vår förståelse av hur tidig jorden bildades och kan ha konsekvenser för hur livet växte fram från vår smälta och misshandlade unga planet.

Att så jorden med sällsynta element

Vid sen tillträde, differentierade planetesimala bitar av skräp med metallkärnor bombarderade jordens yta. Dessa föremål stelnade från skräp från den månbildande kollisionen och innehöll sålunda en blandning av material, inklusive sällsynta element som guld, platina och iridium. Dessa så kallade "siderofila element" (tunga element som lätt blandas med järn) integrerades i vår planets mantel. Det faktum att vi hittar dessa element nära jordens yta är ett viktigt bevis på att sen ackumulering inträffade. Forskare hade trott att jorden fick cirka 0,5 procent av sin totala massa under denna tid.

"Efter bildandet av månen, jorden var helt smält ett tag, och det är mycket troligt att dessa element segregerades i jordens kärna, "säger Simone Marchi, från Southwest Research Institute (SwRI), som ledde studien. "Så, under detta antagande, det borde inte finnas något guld, platina och andra element kvar i manteln eller jordskorpan, men det faktum att vi ser en betydande mängd av dessa element, det skulle innebära att de levererades till jorden via planetesimaler. "

Efter att ha utfört datorsimuleringar på siderofila element som tränger igenom en ung jordens inre, Marchis team fann att även material som levererats av planetesimaler skulle ha assimilerats i vår planets kärna med tiden, ta bort dem från jordens övre lager. Simuleringarna förutsäger också att stora mängder av dessa planetesimaler skulle ha sprängts ut i rymden efter den månbildande kollisionen, vilket hindrar dem från att falla tillbaka till jordens yta alls.

Mer Planetesimals, Mer guld

Så hur kan vi förklara överflödet av dessa sällsynta element som är tydligt närvarande idag på jordens yta? Att få reda på, forskarna tittade närmare på leveransprocessen av dessa stora kollisioner och spårade öde för slagmaterialen för att se hur de blandades i manteln.

"Vi insåg då att för att kunna förklara mängden av dessa element vi ser i manteln, vi behövde öka den totala massan som Jorden ackumulerade mellan en faktor två och fem, "Förklarar Marchi.

Med andra ord, tidigare uppskattningar av mängden material som levereras till jorden via sen tillträde är för låga. För att förklara överflödet av sällsynta element på eller nära ytan, mellan 1 och 2,5 procent av jordens massa måste ha levererats av planetesimaler efter den månbildande kollisionen.

"I efterdyningarna av månens bildning som orsakades av en massiv kollision, det verkar ha varit en lång tid med bombardemang av den tidiga jorden, "säger Marchi. Även om detta allmänt förstods vara fallet före denna forskning, " vad vi säger nu är att du måste ha ett mycket högre [bombardemang] för att förklara mängden av dessa element. "

Livets fråga

Marchi ger ett annat sätt att tänka på denna betydligt högre bombardering under den sena tillträdesperioden.

"Om du skulle sprida den massan som ett lager över jordens yta, du skulle få ett lager av storleksordningen tiotal kilometer, "Marchi säger." I detta avseende, du får också en visuell uppfattning om att leveransen av denna massa är potentiellt mycket viktig för ytan. "

Dessa kollisioner skulle ha haft en enorm inverkan på jordens yta, den ursprungliga atmosfärens kemi och kan till och med ha haft en betydande roll att spela i tidig biologi. Trots allt, det äldsta rekordet för livets ursprung är cirka 4 miljarder år sedan, och det var vid den tidpunkt då dessa kollisioner ägde rum.

"Detta är viktigt eftersom det skulle innebära att dessa kollisioner verkligen var viktiga i den tidiga utvecklingen av jorden, "avslutar han." De var en primärmotor, så att säga, som skulle påverka hur jordens yta fungerar. Detta har enorma konsekvenser för tidigt liv på jorden. "

Theia är namnet på den andra planetkroppen som kraschade i jorden, vilket resulterar i att månen slutligen bildas, enligt den gigantiska påverkanshypotesen. I grekisk mytologi, Titangudinnan Theia förknippades med lysande metaller, bland annat, vilken typ passar med det vi just pratade om.