Международная группа планетологов под руководством специалистов из Копенгагенского университета установила, что Земля и Марс сформировались по принципиально разным сценариям. Изучив геохимические маркеры в мантии обеих планет, исследователи выяснили, что соседние тела внутренней Солнечной системы набрали основную массу за счет противоположных физических процессов. Это фундаментальное открытие меняет общепринятые взгляды на эволюцию планет земной группы и заставляет пересмотреть методы оценки потенциальной обитаемости миров у далеких звезд.
Химическая летопись протопланетного диска
Десятилетиями в планетологии конкурировали две базовые модели формирования каменистых планет. Согласно первой, небесные тела росли за счет столкновений и слияний относительно крупных зародышей — планетезималей размером в сотни километров. Вторая теория отдавала приоритет аккреции так называемой гальки: непрерывному гравитационному захвату компактными телами миллиардов мелких силикатных крупинок миллиметрового и сантиметрового масштаба, дрейфовавших сквозь протопланетный диск раннего Солнца.
Разрешить давний спор ученым помогли умеренно летучие элементы, в первую очередь натрий, цинк и калий. Эти вещества обладают невысокой температурой испарения и чрезвычайно чувствительны к термическому воздействию в период аккреции. Спустя четыре с половиной миллиарда лет состав глубинных слоев мантии Земли и Марса все еще хранит нетронутую информацию о термической истории их формирования. Исследователи установили, что крупинки гальки теряют летучие соединения гораздо активнее во время перегрева при падении на поверхность протопланеты, тогда как масштабные удары планетезималей дают иной геохимический отпечаток.
Противоположные пути эволюции
Применив статистическое моделирование к анализу концентрации летучих элементов, авторы статьи в журнале Nature Astronomy обнаружили резкую асимметрию между двумя соседями. Выяснилось, что как минимум семьдесят пять процентов массы Земли образовалось благодаря аккреции мелкой гальки на два крупных первичных протопланетных тела, которые на заключительном этапе слились воедино. Лишь оставшаяся четверть массы нашей планеты была доставлена более массивными планетезималями.
Марс сформировался абсолютно иначе. Примерно три четверти его массы возникло в результате прямых столкновений планетезималей, чьи химические характеристики были близки к составу современного астероида Веста. И только около двадцати пяти процентов марсианской материи поступило за счет оседания мелкой гальки. Тот факт, что соседние планеты, родившиеся в одной области аккреционного диска, имеют настолько несхожие биографии, опровергает гипотезу об универсальном сценарии сборки твердых миров.
Взгляд редакции SpaceDiscover
Новые данные коренным образом меняют стратегию поиска обитаемых миров для будущих обсерваторий, включая Roman Space Telescope и проектируемый телескоп Habitable Worlds Observatory. Поскольку ключевые запасы воды, азота и соединений углерода напрямую зависят от интенсивности потери летучих веществ в процессе роста протопланеты, планетологам придется моделировать историю сборки каждого кандидата индивидуально. Чтобы понять, способна ли экзопланета поддерживать биосферу, астрономам будущего потребуется оценивать не только температуру на ее поверхности, но и тонкий баланс между бомбардировкой планетезималями и аккрецией миллиметровой пыли в ее далеком прошлом.
Не забудьте подписаться на наши каналы Дзен, Telegram и ВК.
Мы всегда рады видеть вас среди наших читателей и подписчиков SpaceDiscover!
