Земля могла сформироваться практически полностью из вещества внутренней части Солнечной системы, а вклад материала из области за орбитой Юпитера оказался меньше 2% или отсутствовал вовсе. К такому выводу пришли планетологи Паоло Сосси и Дэн Бауэр из Цюрихской высшей технической школы, сопоставив изотопный состав Земли с данными по метеоритам. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Учёные изучили измерения десяти изотопных систем, обнаруженных в метеоритах, включая образцы, связанные с Марсом и астероидом Вестой. Изотопами называют атомы одного элемента с одинаковым числом протонов, но разным количеством нейтронов и, соответственно, массой. В прежних работах обычно анализировали только две такие системы, тогда как новый подход позволил провести более широкий статистический анализ.
«Наши расчёты ясно показывают: строительный материал Земли происходит из единого резервуара вещества», — заявил Сосси. Бауэр добавил: «Мы были по-настоящему поражены, обнаружив, что Земля полностью состоит из материала внутренней части Солнечной системы, отличающегося от любой комбинации известных метеоритов». По словам Сосси, исследование стало своего рода экспериментом в области анализа данных, поскольку применённые статистические методы редко используют в геохимии.
Метеориты принято делить на две крупные группы. Некарбонатные образовались во внутренней части Солнечной системы, а углеродистые содержат больше воды и углерода и связаны с внешними областями. Новые расчёты указывают, что Земля сформировалась из некарбонатного вещества, а ранее предполагаемый активный обмен материалом между двумя регионами не подтверждается.
Исследователи считают, что важную роль в разделении вещества мог сыграть Юпитер. По мере быстрого роста газовый гигант своей гравитацией сформировал разрыв в протопланетном диске — кольцеобразном скоплении газа и пыли вокруг молодого Солнца, где зарождались планеты. Юпитер, вероятно, ограничил поступление внешнего материала во внутреннюю часть системы, поэтому Земля могла расти в относительно стабильной среде, постепенно поглощая близлежащие небольшие тела.
Такой вывод одновременно создаёт новую загадку: если Земля не получила значительную часть воды из внешней Солнечной системы, необходимо объяснить происхождение вещества, из которого сформировались её океаны. Сосси и Бауэр также считают, что похожий состав может быть у Марса и Весты, а Меркурий и Венера теоретически способны соответствовать той же закономерности. Проверить это пока нельзя, поскольку у учёных нет образцов пород с двух ближайших к Солнцу планет; дальнейшие исследования должны также показать, возможны ли подобные процессы в системах других звёзд.