De aarde en Mars hebben verrassend lage niveaus van elementen zoals koper en zink die cruciaal zijn voor de planetaire chemie en het potentiële leven. Een nieuwe studie gooit de oude theorie omver en laat zien dat deze elementen overvloedig aanwezig waren in de vroege bouwstenen van planeten. De echte schade vond waarschijnlijk plaats tijdens latere epische botsingen in de ruimte, en niet tijdens de vroege formatieperiode, zoals eerder werd gedacht. Deze ontdekking betekent een revolutie in ons begrip van hoe bewoonbare planeten zoals de aarde zijn ontstaan.

Planetaire botsingen tijdens planeetvorming in het vroege zonnestelsel. Bron afbeelding: Kouji Kanba

Decennia lang proberen wetenschappers een fundamenteel mysterie te ontrafelen: waar komen de belangrijkste elementen van de aarde vandaan? Waarom verdwijnen sommige van deze elementen? Een nieuwe studie biedt een onverwacht antwoord dat ons begrip van hoe de aarde is ontstaan, opnieuw vormgeeft.

De studie, geleid door Damanveer Grewal, een assistent-professor aan de Arizona State University en in samenwerking met onderzoekers van Caltech, Rice University en MIT, daagt al lang bestaande inzichten uit waarom de aarde en Mars een tekort hebben aan matig vluchtige elementen (MVE's). Deze elementen, zoals koper en zink, zijn van cruciaal belang voor de planetaire chemie en bestaan ​​vaak naast levensondersteunende ingrediënten zoals water, koolstof en stikstof. Het traceren van hun oorsprong is cruciaal om te begrijpen hoe de aarde bewoonbaar werd.

Botsingsvrije impactexperimenten voor lasergestuurde magnetisatie. Bron afbeelding: Hui-bo Tang et al.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances, maakte gebruik van een nieuwe aanpak om ijzermeteorieten te bestuderen. IJzermeteorieten zijn de metaalrijke overblijfselen van oude planetaire bouwstenen, of planeten, die zich in het vroege zonnestelsel vormden.

‘We hebben solide bewijs gevonden dat de eerste planeten in het binnenste zonnestelsel onverwacht rijk waren aan deze elementen,’ zei Grewal. "Deze ontdekking hervormt ons begrip van hoe planeten aan hun ingrediënten komen."

Eerder dachten wetenschappers dat MVE’s verdwenen omdat ze nooit volledig gecondenseerd waren in het vroege zonnestelsel, of omdat ze ontsnapten tijdens het planetaire differentiatieproces. Deze studie onthult echter een ander verhaal: veel vroege planeten behielden hun MVE's, wat erop wijst dat de bouwstenen van de Aarde en Mars verloren zijn gegaan tijdens latere perioden van gewelddadige kosmische botsingen, die hun vorming vormden.

Experimentele ionensnelheidsspectra en eendimensionale PIC-simulaties. Bron afbeelding: Hui-bo Tang et al.

Verrassend genoeg ontdekte het team dat veel planeten in het binnenste van het zonnestelsel chondrietachtige MVE-abundanties behouden, wat erop wijst dat ze MVE hebben opgebouwd en behouden terwijl ze differentiatie ondergingen. Dit suggereert dat de voorouders van de Aarde en Mars aanvankelijk geen tekort hadden aan deze elementen, maar geleidelijk verloren gingen tijdens langdurige botsingsgroei, in plaats van onvolledige condensatie of planetaire differentiatie in de zonnenevel.

"Onze studie herdefinieert ons begrip van de planetaire chemische evolutie", legt Grewal uit. "Het laat zien dat de bouwstenen van de aarde en Mars oorspronkelijk rijk waren aan deze essentiële elementen voor het leven, maar gewelddadige botsingen tijdens de groei van de planeten leidden tot hun uitputting."

Samengesteld uit /scitechdaily