Poznawanie początków historii Ziemi
Ziemia stanowi szczególny przypadek. W naszym Układzie Słonecznym nie ma drugiego takiego miejsca, które od prawie czterech miliardów lat zamieszkują żywe organizmy. Co jednak sprawia, że Ziemia jest tak wyjątkowa? Odpowiedź na to pytanie znajduje się w jej wnętrzu. „Wydarzenia, które miały miejsce podczas formowania się Układu Słonecznego oraz krótko po nim, miały ogromny wpływ na płaszcz Ziemi i jego cechy geochemiczne”, mówi Maud Boyet, badaczka z Uniwersytetu Clermont Auvergne. „Gdybyśmy mogli ustalić skład materiału wyjściowego – składników, z których uformowała się nasza planeta – bylibyśmy w stanie lepiej zrozumieć pochodzenie Ziemi, a może nawet znaleźć podobne do Ziemi egzoplanety”. Niestety, ze względów praktycznych, materiał ten jest niedostępny i nie da się go badać. Naukowcy czerpią więc informacje potrzebne do zrozumienia ewolucji płaszcza Ziemi, badając materiały znajdujące się na powierzchni. Ale, jak zaznacza Boyet, nie jest to łatwe zadanie. „Jest bardzo mało próbek, które pochodzą z okresu pierwszych kilkuset milionów lat historii Ziemi”, wyjaśnia badaczka. Przy wsparciu projektu ISOREE, finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, Boyet wypróbowuje inne podejście, które łączy geochemię izotopów, petrologię eksperymentalną, spektroskopię i najnowocześniejsze modele służące do badania pierwszych dni Ziemi.
Dowody kolizji
W ramach projektu przeanalizowano dużą liczbę skał ziemskich i pozaziemskich, z których niektóre mają nawet 3,5 miliarda lat, wykorzystując kompleksowe, precyzyjne analizy izotopowe. W ten sposób udało się dokładnie określić skład izotopowy Ziemi. „Dzięki tym skomplikowanym analizom zidentyfikowaliśmy niewielkie nadwyżki 142Nd w próbkach z Ziemi w porównaniu z próbkami pozaziemskimi, które powstały we wczesnych dniach istnienia Układu Słonecznego”, mówi Boyet. Jak wyjaśnia uczona, 142Nd jest izotopem systematycznym o krótkim okresie półtrwania, który powstaje w wyniku rozpadu innego izotopu – 146Sm. Jest to ważne narzędzie w identyfikacji wszelkich procesów różnicowania, które miały miejsce we wczesnym Układzie Słonecznym. „Nawet najmniejszy nadmiar 142Nd stanowi dowód kolizji, która wywołała erozję, w wyniku której zaszły zmiany w pierwotnej skorupie planety, a skład Ziemi uległ znacznym modyfikacjom”, tłumaczy badaczka. Symulacje numeryczne wskazują na to, że takie zderzenia nie były wcale rzadkie, jednak brakowało dowodów na ich występowanie. „Takie zderzenie naruszyło pierwotną skorupę, która powstała na powierzchni planety podczas jej formowania, teraz mamy na to dowody”, dodaje Boyet.
Nowe dane dotyczące ewolucji planet
W ramach projektu ISOREE udało się poszerzyć wiedzę na temat tego, jak powstała Ziemia i Układ Słoneczny. Opracowano również przełomową technologię badania pierwiastków planetarnych i zebrano nowe dane na temat ewolucji planet, które zostaną udostępnione społeczności naukowej. Mimo że sam projekt zakończono, prace zespołu badawczego nadal trwają. „Aby lepiej zrozumieć jak formowała się Ziemia w porównaniu z innymi planetami w wewnętrznej części Układu Słonecznego, musimy przeanalizować więcej próbek i uwzględnić próbki z Księżyca i Marsa”, podsumowuje Boyet.
Słowa kluczowe
ISOREE, egzoplanety, Ziemia, Układ Słoneczny, płaszcz, geochemia izotopów, spektroskopia, analizy izotopów
