Analyse van een mengsel van aardmonsters en meteorieten, wetenschappers van de Universiteit van Bristol hebben nieuw licht geworpen op de opeenvolging van gebeurtenissen die hebben geleid tot de creatie van de planeten Aarde en Mars.

Planeten groeien door een accretieproces - een geleidelijke ophoping van extra materiaal - waarin ze botsen met hun buren.

Dit is vaak een chaotisch proces en er gaat zowel materiaal verloren als gewonnen.

Massieve planetaire lichamen die met enkele kilometers per seconde inslaan, genereren aanzienlijke hitte die, beurtelings, produceert magma oceanen en tijdelijke atmosferen van verdampt gesteente.

Voordat planeten ongeveer zo groot worden als Mars, zwaartekracht is te zwak om deze gure silicaatatmosfeer vast te houden.

Herhaaldelijk verlies van dit dampomhulsel tijdens aanhoudende botsingsgroei zorgt ervoor dat de samenstelling van de planeet aanzienlijk verandert.

Dr. Remco Hin van de School of Earth Sciences van de Universiteit van Bristol, leidde het onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in Natuur .

Hij zei:"We hebben bewijs geleverd dat een dergelijke opeenvolging van gebeurtenissen plaatsvond in de vorming van de aarde en Mars, met behulp van zeer nauwkeurige metingen van hun magnesiumisotoopsamenstellingen.

"Magnesiumisotoopverhoudingen veranderen als gevolg van silicaatdampverlies, die bij voorkeur de lichtere isotopen bevat. Op deze manier, we schatten dat meer dan 40 procent van de massa van de aarde verloren ging tijdens de constructie ervan.

"Deze baan in het bouwen van cowboys, zoals een van mijn co-auteurs het beschreef, was ook verantwoordelijk voor het creëren van de unieke samenstelling van de aarde."

Het onderzoek werd uitgevoerd in een poging om een ​​decennia lang debat in de aard- en planetaire wetenschappen over de oorsprong van onderscheidende, vluchtige slechte samenstellingen van planeten.

Was dit het gevolg van processen die inwerkten in het mengsel van gas en stof in de nevel van het vroegste zonnestelsel of is het een gevolg van hun gewelddadige groei?

Onderzoekers analyseerden monsters van de aarde samen met meteorieten van Mars en de asteroïde Vesta, met behulp van een nieuwe techniek om metingen van magnesiumisotoopverhoudingen van hogere kwaliteit (nauwkeuriger en nauwkeuriger) te krijgen dan eerder verkregen.

De belangrijkste bevindingen zijn drieledig:

• Aarde, Mars en asteroïde Vesta hebben verschillende magnesiumisotoopverhoudingen van alle plausibele uitgangsmaterialen voor nevels
• De isotopisch zware magnesiumisotoopsamenstellingen van planeten identificeren aanzienlijk (~ 40 procent) massaverlies na herhaalde verdampingsepisodes tijdens hun accretie
• Dit slordige constructieproces resulteert in andere chemische veranderingen tijdens de groei die de unieke chemische eigenschappen van de aarde genereren.

Dr. Hin voegde toe:"Ons werk verandert onze kijk op hoe planeten hun fysieke en chemische eigenschappen verkrijgen.

"Hoewel het eerder bekend was dat het bouwen van planeten een gewelddadig proces is en dat de samenstellingen van planeten zoals de aarde verschillend zijn, het was niet duidelijk dat deze functies waren gekoppeld.

"We laten nu zien dat dampverlies tijdens de hoge energiebotsingen van planetaire accretie een diepgaand effect heeft op de samenstelling van een planeet.

"Dit proces lijkt gebruikelijk bij het bouwen van planeten in het algemeen, niet alleen voor de aarde en Mars, maar voor alle planeten in ons zonnestelsel en waarschijnlijk daarbuiten, maar verschillen in de botsingsgeschiedenis van planeten zullen een diversiteit in hun composities creëren."