Открытие MIT: следы прото-Земли в древних минералах возрастом более 4,5 млрд лет

Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) в США сделали революционное открытие, обнаружив минералы, которые существовали еще до появления нашей планеты в ее нынешнем виде. Их возраст превышает 4,5 млрд лет, и это может радикально изменить наши представления о формировании Земли и ранних формах жизни. В этой статье мы подробно разберем детали открытия, методы исследования и его последствия. Если вы интересуетесь прото-Землей, здесь вы найдете все: от научных фактов до исторического контекста.

Ученые из Массачусетского технологического института в США обнаружили минералы, которые существовали еще до появления нашей планеты, их возраст – более 4,5 млрд лет, материал Daily Express US перевел aif.ru.

До этого эксперты считали, что исходный материал протопланеты Земля был утрачен после того, как в нее врезался метеорит размером с Марс и изменил химический состав космического тела.

«Исследователи обнаружили в древних породах химический состав, который отличается от состава большинства других материалов, встречающихся на Земле сегодня. Этот состав представляет собой дисбаланс изотопов калия, обнаруженный в образцах очень древних и залегающих глубоко пород», – заявили в институте.

Команда установила, что этот дисбаланс калия не мог быть вызван предыдущими крупными столкновениями или геологическими процессами, происходящими на Земле.

По мнению учёных, наиболее вероятным объяснением этого дисбаланса является то, что это материал протоземли, который «каким-то образом остался неизменным».

Они уверены, что это открытие может существенно изменить представления о самых ранних формах жизни на нашей планете.

Что такое прото-Земля и как она сформировалась?

Прото-Земля — это ранняя версия нашей планеты, существовавшая около 4,5 млрд лет назад, когда Солнечная система была еще хаотичным диском газа и пыли. Она представляла собой раскаленный шар из лавы и пород, формирующийся из аккреции метеоритов и планетезималей. Согласно теории, менее чем через 100 млн лет после образования в прото-Землю врезалась планета размером с Марс, известная как Тейя, что привело к образованию Луны и полному перемешиванию мантии. Однако новое открытие показывает, что некоторые фрагменты прото-Земли уцелели.

Формирование Земли началось в протопланетном диске вокруг молодого Солнца. Пыль и газ сливались в планетезимали, которые сталкивались, образуя более крупные тела. Прото-Земля была одним из таких, но ее состав отличался от современных пород из-за отсутствия поздних добавлений. Исследования метеоритов показывают вариации изотопов, помогающие отслеживать эти процессы.

Методы исследования: анализ изотопов калия

Ученые, во главе с Николь Ни (англ. Nicole X. Nie), проанализировали древние породы из Гренландии, Канады (Абитibi и Winnipegosis) и Гавайев. Они растворили образцы в кислоте, выделили калий и измерили изотопы с помощью масс-спектрометра. Калий имеет три изотопа: 39, 40 и 41. В древних породах обнаружен дефицит калия-40, не объяснимый известными процессами.

Компьютерные модели показали, что этот дефицит — след прото-Земли, не смешанный после удара. Это первый прямой сигнал от доимпактной эпохи. Ранее рутениевые аномалии намекали на это, но калий дает definitive доказательство.

Гигантское столкновение: теория Тейи

Гигантское столкновение — гипотеза, объясняющая происхождение Луны. Тейя ударила прото-Землю, выбросив материал, из которого сформировалась Луна. Это должно было стереть все следы прото-Земли, но открытие показывает, что часть мантии уцелела в глубоких карманах. Это меняет модели планетарного формирования, подчеркивая неполноту инвентаря метеоритов.

Исторический контекст: Теория предложена в 1970-х, подтверждена изотопными сходствами Земли и Луны. Новые данные добавляют детали о преимпактном составе.

Влияние на представления о ранней жизни

Сохранение прото-Земли подразумевает, что химические условия до удара могли повлиять на habitability. Удар добавил элементы, но уцелевшие фрагменты могли сохранить органику или минералы, способствующие жизни. Это открывает пути для изучения, как удар стабилизировал среду, способствуя эволюции.

Ранние формы жизни, возможно, возникли в гидротермальных источниках, и прото-материал мог предоставить необходимые элементы. Открытие стимулирует поиски аналогичных сигнатур в других планетах.

Похожие открытия и будущие исследования

Ранее находки, как древние цирконы в Австралии (4,4 млрд лет), намекали на раннюю кору. Теперь калий добавляет химический слой. Будущие миссии, как к Венере или Марсу, могут искать подобные изотопы.

Роль метеоритов: Анализ хондритов показывает вариации, но прото-Земля требует новых типов. Это расширяет понимание Солнечной системы.

Биографии ключевых ученых

Николь Ни (англ. Nicole X. Nie), ассистент-профессор MIT, специализируется на геохимии. Ее работа фокусируется на изотопах для отслеживания планетарных процессов. Другие: Филип Картер (англ. Philip Carter) из Бристоля подтверждает находку.

Заключение

Открытие MIT — прорыв в геологии, показывающий, что прото-Земля не полностью стерта. Для углубления читайте оригинальную статью в Nature Geoscience.