Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
En ny studie av en gammal meteorit motsäger dagens tänkande om hur steniga planeter som jorden och Mars förvärvar flyktiga grundämnen som väte, kol, syre, kväve och ädelgaser när de bildas. Verket publiceras 16 juni i Science .
Ett grundläggande antagande om planetbildning är att planeter först samlar in dessa flyktiga ämnen från nebulosan runt en ung stjärna, säger Sandrine Péron, en postdoktor som arbetar med professor Sujoy Mukhopadhyay vid Institutionen för jord- och planetvetenskap, University of California, Davis.
Eftersom planeten är en boll av smält sten vid denna tidpunkt, löses dessa grundämnen först upp i magmahavet och avgasas sedan tillbaka till atmosfären. Senare levererar kondritiska meteoriter som kraschar in i den unga planeten mer flyktiga material.
Så forskare förväntar sig att de flyktiga elementen i planetens inre bör återspegla sammansättningen av solnebulosan, eller en blandning av sol- och meteoritiska flyktiga ämnen, medan flyktiga ämnen i atmosfären till största delen kommer från meteoriter. Dessa två källor – sol- vs. kondritiska – kan särskiljas genom förhållandet mellan isotoper av ädelgaser, i synnerhet krypton.
Mars är av speciellt intresse eftersom den bildades relativt snabbt – stelnade inom cirka 4 miljoner år efter solsystemets födelse, medan det tog 50 till 100 miljoner år att bilda jorden.
"Vi kan rekonstruera historien om flyktiga leveranser under de första miljoner åren av solsystemet," sa Péron.
Meteorit från Mars inre
Vissa meteoriter som faller till jorden kommer från Mars. De flesta kommer från ytbergarter som har exponerats för Mars atmosfär. Chassigny-meteoriten, som föll till jorden i nordöstra Frankrike 1815, är sällsynt och ovanlig eftersom den tros representera planetens inre.
Genom att göra extremt noggranna mätningar av små mängder kryptonisotoper i prover av meteoriten med en ny metod som satts upp vid UC Davis Noble Gas Laboratory kunde forskarna härleda ursprunget till grundämnen i berget.
"På grund av deras låga förekomst är kryptonisotoper utmanande att mäta," sa Péron.
Överraskande nog motsvarar kryptonisotoperna i meteoriten de från kondritiska meteoriter, inte solnebulosan. Det betyder att meteoriter levererade flyktiga element till den bildade planeten mycket tidigare än man tidigare trott, och i närvaro av nebulosan, vilket vänder på konventionellt tänkande.
"Mars interiörsammansättning för krypton är nästan rent kondritisk, men atmosfären är solenergi," sa Péron. "Det är väldigt distinkt."
Resultaten visar att Mars atmosfär inte kan ha bildats enbart genom avgasning från manteln, eftersom det skulle ha gett den en kondritisk sammansättning. Planeten måste ha förvärvat atmosfär från solnebulosan, efter att magmahavet svalnat, för att förhindra betydande blandning mellan inre kondritiska gaser och atmosfäriska solgaser.
De nya resultaten tyder på att Mars tillväxt fullbordades innan solnebulosan skingrades av strålning från solen. Men bestrålningen borde också ha blåst bort den nebulära atmosfären på Mars, vilket tyder på att atmosfäriskt krypton på något sätt måste ha bevarats, möjligen fångat under jorden eller i polära istäcken.
"Men det skulle kräva att Mars har varit kall omedelbart efter dess ansamling," sa Mukhopadhyay. "Medan vår studie tydligt pekar på de kondritiska gaserna i Mars inre, väcker den också några intressanta frågor om ursprunget och sammansättningen av Mars tidiga atmosfär."
Péron och Mukhopadhyay hoppas att deras studie kommer att stimulera ytterligare arbete med ämnet. + Utforska vidare
