Embryonerna från Jorden och Mars var så heta att deras "atmosfär", som bestod av kisel- och metallångor, flydde ständigt ut i rymden och berövade framtida planeter av cirka 40% av deras massa, säger forskare i artiklar publicerade i tidskriften Nature.
Tidigare visste vi säkert att processen med planetbildning var särskilt turbulent och att jorden och andra planeter har en unik kemisk och isotopisk sammansättning jämfört med asteroider, men insåg inte att dessa saker var relaterade. Det visade sig att kollisionerna mellan planetära embryon och deras förångning i rymden i hög grad påverkade sammansättningen av jorden och Mars,”förklarar Remco Hin från University of Bristol (UK).
I dag har forskare nästan ingen tvekan om att planeterna börjar födas i en platt gas-dammskiva fylld med fina dammpartiklar och täta gasmoln, och deras bildning slutar i en serie kollisioner av planetisimaler - "embryon" av planeter i storlek Väst eller Ceres, liksom stora kometer och asteroider.
Å andra sidan vet vi ännu ingenting om hur dessa embryon av planeter såg ut och hur exakt kollisionerna mellan dem ägde rum. Vissa forskare tror att planetisimals såg ut som jätte heta sfärer av smält magma, medan andra tror att de var mer som jätte bollar av halvvätska lera.
Dessa meningsskiljaktigheter, som Hin konstaterar, beror till stor del på det faktum att även de mest forntida och "rena" klipporna av Mars, Jorden och Månen skiljer sig radikalt i sin kemiska och isotopiska sammansättning från solsystemets primära materia, vars fragment periodiskt faller till Jorden i form asteroider av kondrit. Hittills kan forskare inte förklara dessa skillnader, vilket förhindrar avslöjandet av historien om jordbildning och planeter utanför solsystemet.
Hin och hans kollegor, såväl som en annan grupp forskare från Oxford, kom nära att besvara denna fråga genom att skapa den första detaljerade datorsimulatorn för det tidiga solsystemet, med hänsyn till alla möjliga fysiska processer som påverkade bildandet och kollisionen av planetimer.
Dessa beräkningar avslöjade en intressant effekt som forskare inte tidigare hade tänkt på. Det visade sig att relativt små planetembryon, som är lägre i förhållande till Mars, kommer att ha en extremt instabil "atmosfär" som består av ångformat kisel, natrium och andra metaller och andra kemiska element.
Denna atmosfär kommer att värmas upp ständigt av fall av andra himmelkroppar på liknande "embryon", och samtidigt kommer den ständigt att fly ut i rymden, eftersom attraktionerna hos planetisimalen kommer att vara för svaga för att hålla en sådan varm "luft" på ytan.
Kampanjvideo:
Här spelar fysikens lagar, vilket säger att ju mindre massan av detta eller det elementet eller dess isotop, desto lättare kan det "fly" från planetens atmosfär. Tack vare detta förångades magnesium, kisel och många andra relativt lätta ämnen snabbast från atmosfären på den framtida jorden och Mars.
Forskare uppskattar att båda planeterna kunde ha förlorat cirka 40% av sin massa och förlorat de flesta flyktiga och ljusa isotoper av magnesium och andra metaller som finns i stora mängder när det gäller asteroider och kometer. På liknande sätt, tror forskarna, kan andra planeter utanför solsystemet bildas, och observationer av dem kommer att hjälpa till att kontrollera om detta faktiskt är så och att bekräfta eller motbevisa hypotesen från brittiska geologer.
