Varifrån kom materialen som utgör jorden och månen – och när kom de?

De flesta vetenskapliga modeller hävdar att jorden formas gradvis genom att lägga till från ett sortiment av mån- till Mars-stora massor som hade ett stort antal isotopiska egenskaper. Ny forskning publicerad 26 januari in Natur upprätthåller jorden, såväl som månen och vissa meteoriter, bildades av material som var mer lika, har nästan omöjliga isotopiska egenskaper.

"Jorden samlades från en isotopiskt homogen reservoar, sa Nicolas Dauphas, Louis Block professor i geofysiska vetenskaper, studiens författare. "När det gäller färger, man kan säga att det inte var "grönt, blå, röd, ' utan snarare 'grönt, grön, grön.'"

Genom att analysera data för vissa element, Dauphas kunde dechiffrera den isotopiska naturen hos materialet som bildade jorden. Anomalier i elementen gav "fingeravtryck" för att återskapa bildningsprocessen, hjälpa till att etablera "genetiska band" mellan planetariska kroppar och deras byggstenar.

Dauphas använde de isotopiska likheterna han hittade i utvalda element för att registrera stadierna av jordens bildning. Strax efter att jorden bildades för 4,5 miljarder år sedan och när dess kärna växte, kärnan lockade till sig element som hade stark affinitet för metall. Eftersom kärnbildningen nästan var klar, dock, sådana element – ​​när de fortsatte att anlända från rymden – lämnades att bo i manteln.

Detta hjälper till att förklara åldern på delar av jorden och vilken roll de spelade för att bilda vår planet, sa Dauphas. "Till exempel, Jag kan berätta för dig att myntet i din ficka med bilden av Jefferson på innehåller inget nickel från de första 60 procenten av jordens ansamling, eftersom kärnan rensade upp det nickel som skulle komma tidigt."

Dessutom, Dauphas forskning avslöjar att en sällsynt typ av utomjordiskt material känd som enstatitmeteoriter (uppkallad efter ett mineral som de innehåller i överflöd) utgjorde hälften av de första 60 procenten av jorden. Efter det, 100 procent av resten av jorden bildades av stötkroppar av enstatittyp.

"Innan detta arbete, Frågan om naturen av jordens tilltagande material genom tiden var mestadels retorisk, " sa Dauphas. "Genom att studera högprecisionsmätningar, vi har visat att jorden, månen och meteoriterna med en hög koncentration av mineralet enstatit har nästan omöjliga isotopsammansättningar."

Månens bildning

Fynden kastar ljus över månens bildning, vilket har varit svårt att förklara med hjälp av de enklaste modellerna av jordens bildning. Sådana modeller visar att jorden och månen bildades av olika material med olika isotopsammansättningar.

"Månen är isotopiskt lik jorden, " sa Dauphas. "Därför den gigantiska stötkroppen som träffade jorden strax efter att den skapades, därigenom bildar månen, hade troligen en liknande isotopsammansättning som jorden."

Detta arbete visar också att materialet som användes för att göra jorden beställdes, sa David Stevenson, Marvin L. Goldberger professor i planetvetenskap vid Caltech, som inte var involverad i forskningen. "Ordningen var sådan att Mars-massprojektilen som träffade jorden och med största sannolikhet ledde till att månen bildades var väldigt lik jorden vid den tiden. Detta gör det lättare att förstå varför jorden och månen är så slående lika —en likhet som har varit ett stort pussel i mer än ett decennium."

Dauphas metod erbjuder "ett elegant tillvägagångssätt" för att anskaffa materialen som utgjorde jorden, avslutade Stevenson.