Международная исследовательская группа во главе со специалистами Швейцарской высшей технической школой Цюриха провела компьютерное моделирование, варьируя различные сценария происхождения планет. Результатам исследования стала принципиально новая теория формирования Земли.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy, а коротко о нем рассказывает Science Alert. Как пояснил ведущий автор работы Паоло Сосси, преобладающая в астрофизике и космохимии теория заключается в том, что Земля образовалась из хондритовых астероидов. Так называются относительно небольшие простые блоки из камня и металла, которые сформировались на ранней стадии существования Солнечной системы.
Не в пользу этой теории говорит тот факт, что даже смесь хондритов, образовавшаяся в результате столкновение астероидов, не может объяснить не так давно уточненный состав Земли. Наша планета оказалась намного беднее легкими летучими элементами, такими как водород и гелий, чем предсказывала теория о хондритах.
Новое исследование было проведено для того, чтобы объяснить или устранить указанное несоответствие. Для этого ученые провели ряд лабораторных испытаний, а затем смоделировали различные сценарии формирования планет. Созданная ими динамическая модель показала, что планеты в Солнечной системе формировались постепенно.
"Маленькие зерна со временем превратились в планетезимали километрового размера, накапливая все больше и больше материала за счет гравитационного притяжения, - объясняет Сосси. - Планетезимали также представляют собой небольшие тела из камня и металла. Но в отличие от хондритов они достаточно нагреты, чтобы дифференцироваться в металлическое ядро и скалистую мантию".
Моделирование показало, что планетезимали, кружившие вокруг молодого Солнца, в разные периоды времени могли иметь очень разные химические составы. Оставалось только понять, действительно ли случайная комбинация планетезималей могла привести к появлению химического состава Земли.
Чтобы выяснить это, команда провела симуляции, в ходе которых имитировались возможные условия ранней Солнечной системы. Тысячи планетезималей в модели сталкивались друг с другом таким образом, что со временем они были способны произвести небесные тела, соответствующие четырем планетам - Меркурию, Венере, Земле и Марсу.
Моделирование показало, что смесь множества различных планетезималей не просто могла сформировать известный нам состав Земли. Именно земной состав признан наиболее статистически вероятным результатом проведенных симуляций. "Теперь у нас есть не только механизм, который лучше объясняет формирование Земли, но и механизм для объяснения образования других каменистых планет", - резюмирует Сосси.