Waar kwamen de materialen waaruit de aarde en de maan bestaan ​​vandaan - en wanneer kwamen ze aan?

De meeste wetenschappelijke modellen beweren dat de aarde geleidelijk is gevormd door toevoeging van een assortiment van massa's ter grootte van de maan tot Mars die een breed scala aan isotopische kenmerken hadden. Nieuw onderzoek gepubliceerd op 26 januari in Natuur onderhoudt de aarde, evenals de maan en bepaalde meteorieten, werden gevormd uit materialen die meer op elkaar leken, met bijna niet te onderscheiden isotopische kenmerken.

"De aarde is aangegroeid uit een isotopisch homogeen reservoir, " zei Nicolas Dauphas, de Louis Block Professor in Geofysische Wetenschappen, de auteur van de studie. "Wat de kleuren betreft, je zou kunnen zeggen dat het niet 'groen, blauw, rood, ' maar eerder 'groen, groente, groente.'"

Door gegevens voor bepaalde elementen te analyseren, Dauphas was in staat om de isotopische aard te ontcijferen van het materiaal dat de aarde vormde. Afwijkingen in de elementen leverden "vingerafdrukken" op om het vormingsproces na te bootsen, helpen om "genetische banden" tussen planetaire lichamen en hun bouwstenen tot stand te brengen.

Dauphas gebruikte de isotopische overeenkomsten die hij in geselecteerde elementen vond om de stadia van de vorming van de aarde vast te leggen. Kort nadat de aarde 4,5 miljard jaar geleden was gevormd en naarmate de kern groeide, de kern trok elementen aan die sterke affiniteiten hadden met metaal. Toen de vorming van de kern bijna voltooid was, echter, dergelijke elementen - terwijl ze vanuit de ruimte bleven komen - bleven in de mantel.

Dit helpt de ouderdom van delen van de aarde te verklaren en de rol die ze speelden bij het vormen van onze planeet, zei Dauphas. "Bijvoorbeeld, Ik kan je vertellen dat de munt in je zak met de afbeelding van Jefferson erop geen nikkel bevat van de eerste 60 procent van de aanwas van de aarde, omdat de kern dat vroeg te arriveren nikkel heeft weggevangen.

In aanvulling, Dauphas' onderzoek onthult dat een zeldzaam type buitenaards materiaal dat bekend staat als enstatietmeteorieten (genoemd naar een mineraal dat ze in overvloed bevatten) de helft van de eerste 60 procent van de aarde vormde. Daarna, 100 procent van de rest van de aarde werd gevormd door botslichamen van het enstatiet-type.

"Vóór dit werk, de vraag naar de aard van het aangroeiende materiaal van de aarde door de tijd heen was voornamelijk retorisch, " zei Dauphas. "Door zeer nauwkeurige metingen te bestuderen, we hebben aangetoond dat de aarde, de maan en meteorieten met een hoge concentratie van het mineraal enstatiet hebben bijna niet te onderscheiden isotopensamenstellingen."

De vorming van de maan

De bevindingen werpen licht op de vorming van de maan, dat was moeilijk uit te leggen met behulp van de eenvoudigste modellen van de vorming van de aarde. Dergelijke modellen laten zien dat de aarde en de maan werden gevormd door verschillende materialen met verschillende isotopensamenstellingen.

"De maan is isotopisch vergelijkbaar met de aarde, Dauphas zei. "Daarom, het gigantische botslichaam dat de aarde trof kort nadat het was gemaakt, waardoor de maan wordt gevormd, had hoogstwaarschijnlijk een vergelijkbare isotopensamenstelling als de aarde."

Dit werk laat ook zien dat het materiaal dat werd gebruikt om de aarde te maken werd besteld, zei David Stevenson, de Marvin L. Goldberger hoogleraar planetaire wetenschap aan Caltech, die niet bij het onderzoek betrokken was. "De volgorde was zodanig dat het Mars-massaprojectiel dat de aarde raakte en hoogstwaarschijnlijk leidde tot de vorming van de maan in die tijd erg op de aarde leek. Dit maakt het gemakkelijker te begrijpen waarom de aarde en de maan zo opvallend op elkaar lijken -een overeenkomst die al meer dan een decennium een ​​grote puzzel is."

Dauphas' methode biedt 'een elegante benadering' voor het vinden van de materialen waaruit de aarde bestaat, Stevenson concludeerde.