De kanske inte ser mycket ut, men CI-kondriter - små ömtåliga meteoriter som visas här - tros vara våra bästa sammansättningsekvivalenter av bulkmaterialet i vårt solsystem. Kredit:StarPlan, Globe Institute, Köpenhamns universitet
Föregångaren till vår planet, protojorden, bildas inom en tidsperiod av cirka fem miljoner år, visar en ny studie från Center for Star and Planet Formation (StarPlan) vid Globeinstitutet vid Köpenhamns universitet.
I astronomisk skala, det här är extremt snabbt, förklarar forskarna. Om man jämför solsystemets beräknade 4,6 miljarder år av existens med en 24-timmarsperiod, de nya resultaten indikerar att proto-jorden bildades på vad som motsvarar ungefär en och en halv minut.
Således, resultaten från StarPlan bryter med den traditionella teorin att protojorden bildades genom slumpmässiga kollisioner mellan större och större planetkroppar under flera tiotals miljoner år – motsvarande cirka 5-15 minuter av de ovan nämnda fiktiva 24 timmarna av bildning .
Istället, de nya resultaten stöder en nyare, alternativ teori om bildandet av planeter genom ansamling av kosmiskt stoft. Studiens huvudförfattare, Docent Martin Schiller, förklarar det så här:"Den andra tanken är att vi börjar från damm, väsentligen. Millimeterstora föremål, alla kommer tillsammans, regnar ner över den växande kroppen och gör planeten i ett svep, " han säger, lägga till, "Inte bara är denna implikation av den snabba bildningen av jorden intressant för vårt solsystem. Det är också intressant att bedöma hur troligt det är att planeter bildas någon annanstans i galaxen."
Solsystemets bulksammansättning
Nyckeln till det nya fyndet kom i form av de mest exakta mätningarna av järnisotoper som hittills publicerats vetenskapligt.
Genom att studera den isotopiska blandningen av det metalliska elementet i olika meteoriter, forskarna hittade bara en typ av meteoritiskt material med en sammansättning som liknar jorden:de så kallade CI-kondriterna.
Professor Martin Bizzarro från StarPlan presenterar olika typer av meteoriter. Kredit:StarPlan, Globe Institute, Köpenhamns universitet
Forskarna bakom studien beskriver dammet i denna ömtåliga typ av meteorit som vår bästa motsvarighet till bulksammansättningen av själva solsystemet. Det var damm som detta kombinerat med gas som leds via en cirkumstellär ansamlingsskiva till den växande solen.
Denna process varade i cirka fem miljoner år och våra planeter var gjorda av material i denna skiva. Nu, forskarna uppskattar att protojordens järnkärna också bildades redan under denna period, ta bort tidigt ansamlat järn från manteln.
Två olika järnsammansättningar
Andra meteoriter, till exempel från Mars, berätta för oss att i början var järnisotopsammansättningen av material som bidrar till den växande jorden annorlunda. Mest troligt på grund av termisk bearbetning av damm nära den unga solen, förklarar forskarna från StarPlan.
Efter vårt solsystems första några hundra tusen år blev det tillräckligt kallt för att obearbetat CI-damm längre ut i systemet skulle komma in i protojordens ansamlingsområde.
"Detta tillsatta CI-damm övertryckte järnsammansättningen i jordens mantel, vilket bara är möjligt om det mesta av det tidigare järnet redan var borttaget i kärnan. Det är därför kärnbildningen måste ha skett tidigt, Martin Schiller förklarar.
"Om jordens bildning var en slumpmässig process där du bara krossade kroppar, du skulle aldrig kunna jämföra jordens järnsammansättning med endast en typ av meteorit. Du skulle få en blandning av allt, " han lägger till.
Fler planeter, mer vatten, kanske mer liv
Baserat på bevisen för teorin att planeter bildas genom ansamling av kosmiskt stoft, forskarna tror att samma process kan inträffa någon annanstans i universum. Detta betyder att även andra planeter sannolikt kan bildas mycket snabbare än om de växer enbart från slumpmässiga kollisioner mellan objekt i rymden.
Detta antagande bekräftas av de tusentals exoplaneter – planeter i andra solsystem – som astronomer har upptäckt sedan mitten av nittiotalet, förklarar centrumledare och medförfattare till studien, Professor Martin Bizzarro:"Nu vet vi att planetbildning sker överallt. Att vi har generiska mekanismer som fungerar och skapar planetsystem. När vi förstår dessa mekanismer i vårt eget solsystem, vi kan göra liknande slutsatser om andra planetsystem i galaxen. Inklusive vid vilken tidpunkt och hur ofta vatten ansamlas, " han säger.
Bizzarro tillägger, "Om teorin om tidig planettillväxt verkligen är korrekt, vatten är sannolikt bara en biprodukt av bildandet av en planet som jorden – vilket gör livets ingredienser, som vi vet det, mer sannolikt att hittas någon annanstans i universum."
