Bumi dan Mars terbentuk dari tumbukan benda-benda besar yang terbuat dari bahan tata surya bagian dalam

Tim peneliti internasional menyelidiki komposisi isotop planet berbatu di tata surya bagian dalam.

bumi dan Mars Itu terbentuk dari zat yang sebagian besar berasal dari tata surya bagian dalam; Hanya sebagian kecil dari blok bangunan dasar dari kedua planet ini berasal kemudian Jupiterorbit. Sekelompok peneliti yang dipimpin oleh Dr Universitas Münster (Jerman) Hasil ini dipublikasikan pada 22 Desember 2021 di jurnal kemajuan ilmu pengetahuan. Mereka memberikan perbandingan paling komprehensif dari sejarah komposisi isotop Bumi dan Mars dan bahan bangunan asli dari tata surya bagian dalam dan luar. Beberapa dari bahan ini masih ada sampai sekarang, sebagian besar tidak berubah dalam meteorit. Hasil penelitian memiliki konsekuensi yang luas bagi pemahaman kita tentang proses pembentukan planet Merkurius, VenusBumi dan Mars. Teori bahwa empat planet berbatu tumbuh ke ukurannya saat ini dengan mengumpulkan kerikil debu berukuran milimeter dari tata surya luar yang tidak didorong.

Kira-kira 4,6 miliar tahun yang lalu pada hari-hari awal tata surya kita, piringan debu dan gas mengorbit matahari muda. Dua teori menjelaskan bagaimana planet-planet dalam yang berbatu terbentuk selama jutaan tahun dari bahan bangunan asli ini. Menurut teori lama, debu di tata surya bagian dalam telah menggumpal menjadi potongan-potongan yang lebih besar yang secara bertahap mencapai kira-kira seukuran bulan. Tabrakan embrio planet ini akhirnya menghasilkan planet bagian dalam Merkurius, Venus, Bumi dan Mars. Namun, teori yang lebih baru mendukung proses pertumbuhan yang berbeda: “kerikil” debu berukuran milimeter yang bermigrasi dari tata surya luar menuju matahari. Dalam perjalanan mereka, mereka ditumpuk di embrio planet tata surya bagian dalam, dan mereka secara bertahap memperbesarnya ke ukuran saat ini.

Empat planet terestrial: Merkurius, Venus, Bumi dan Mars. Kredit: NASA/Bulan dan Institut Planet

Kedua teori tersebut didasarkan pada model teoritis dan simulasi komputer yang bertujuan untuk merekonstruksi kondisi dan dinamika di awal tata surya; Keduanya menggambarkan kemungkinan jalan menuju pembentukan planet. Tapi yang mana yang benar? Proses apa yang sebenarnya terjadi? Untuk menjawab pertanyaan ini, dalam studi saat ini para peneliti dari Universitas Münster (Jerman), Observatorium La Côte d’Azur (Prancis), Institut Teknologi California (AS), Museum Sejarah Alam di Berlin (Jerman), dan Universitas Bebas Berlin (Jerman) mengidentifikasi ) Komposisi yang tepat dari planet berbatu Bumi dan Mars.

“Kami ingin mengetahui apakah blok bangunan Bumi dan Mars berasal dari tata surya bagian luar atau dalam,” kata Dr Christoph Burckhardt dari University of Münster, penulis pertama studi tersebut. Untuk tujuan ini, isotop logam langka seperti titanium, zirkonium dan molibdenum ditemukan dalam jejak menit di lapisan luar yang kaya silikat dari kedua planet memberikan petunjuk penting. Isotop adalah jenis yang berbeda dari unsur yang sama, yang hanya berbeda dalam berat inti atomnya.

Meteorit untuk referensi

Para ilmuwan berasumsi bahwa di awal tata surya, ini dan isotop logam lainnya tidak terdistribusi secara merata. Sebaliknya, kelimpahannya tergantung pada jarak dari matahari. Oleh karena itu, mereka menyimpan informasi berharga tentang di mana blok bangunan tubuh tertentu berasal dari tata surya awal.

Sebagai referensi untuk inventarisasi isotop asli tata surya bagian luar dan dalam, para peneliti menggunakan dua jenis meteorit. Potongan-potongan batu ini umumnya menemukan jalan mereka ke Bumi dari sabuk asteroid, daerah antara orbit Mars dan Jupiter. Mereka sebagian besar dianggap bahan asli dari awal tata surya. Sementara yang disebut kondrit berkarbon, yang dapat mengandung sesedikit karbon, berasal dari luar orbit Jupiter dan kemudian pindah ke sabuk asteroid karena pengaruh raksasa gas yang tumbuh, sepupu mereka yang lebih kehabisan karbon, kondrit non-karbonat, adalah anak-anak nyata dari sistem solarium dalam ruangan.

The Martian Meteorite Elephant Moraine (EETA) 79001. Para ilmuwan memeriksa ini dan meteorit Mars lainnya dalam penelitian ini. kredit NASA/JSC

Komposisi isotop yang tepat dari lapisan batuan terluar yang dapat diakses dari Bumi dan dua jenis meteorit telah dipelajari selama beberapa waktu; Namun, belum ada analisis yang relatif komprehensif dari batuan Mars. Dalam studi mereka saat ini, para peneliti kini telah memeriksa sampel dari total 17 meteorit Mars, yang dapat ditetapkan untuk enam jenis batuan Mars yang khas. Selain itu, para ilmuwan telah menyelidiki untuk pertama kalinya kelimpahan tiga isotop logam yang berbeda.

Sampel meteorit Mars pertama kali dipindai dan menjalani perawatan kimia yang kompleks. Menggunakan beberapa assembler plasma Spektrometri massa di Institute of Planetary Science di University of Münster, para peneliti kemudian dapat mendeteksi sejumlah kecil isotop titanium, zirkonium, dan molibdenum. Mereka kemudian menjalankan simulasi komputer untuk menghitung proporsi di mana bahan bangunan yang ditemukan saat ini harus digabungkan menjadi chondrites karbonat dan non-karbonat di Bumi dan Mars untuk mereproduksi struktur yang diukur. Dalam melakukannya, mereka mempertimbangkan dua tahap akumulasi yang berbeda untuk menjelaskan sejarah yang berbeda dari isotop titanium dan zirkonium serta isotop molibdenum, masing-masing. Tidak seperti titanium dan zirkonium, molibdenum terakumulasi terutama di inti logam planet ini. Jumlah jejak yang masih ada saat ini di lapisan luar yang kaya silikat hanya dapat ditambahkan selama tahap terakhir pertumbuhan planet.

Temuan para peneliti menunjukkan bahwa lapisan berbatu luar Bumi dan Mars memiliki sedikit kesamaan dengan chondrites karbon di luar Tata Surya. Mereka hanya mewakili sekitar empat persen dari blok bangunan asli dari kedua planet. Profesor Thorsten Klein dari Universitas Münster, yang juga direktur Institut Max Planck untuk Penelitian Tata Surya di Göttingen, mengatakan: “Oleh karena itu, kami tidak dapat mengkonfirmasi teori pembentukan planet dalam ini,” tambahnya.

Bahan bangunan hilang

Tetapi komposisi Bumi dan Mars juga tidak cocok dengan kondrit non-karbon. Simulasi komputer menunjukkan bahwa jenis bahan bangunan yang berbeda juga harus dioperasikan. “Komposisi isotop dari jenis ketiga bahan bangunan ini seperti yang disimpulkan oleh simulasi komputer kami menunjukkan bahwa itu pasti berasal dari wilayah terdalam Tata Surya,” jelas Christoph Burckhardt. Karena benda-benda di dekat Matahari tidak pernah tersebar di sabuk asteroid, bahan ini hampir seluruhnya diserap ke dalam planet-planet dalam dan oleh karena itu tidak terjadi pada meteorit. “Mereka, bisa dikatakan, ‘kehilangan bahan bangunan’ yang tidak lagi dapat kita akses langsung hari ini,” kata Thorsten Kleine.

Penemuan mendadak itu tidak mengubah hasil kajian teori pembentukan planet. Christoph Burckhardt menyimpulkan bahwa “fakta bahwa Bumi dan Mars tampaknya mengandung sebagian besar materi dari tata surya bagian dalam sangat cocok untuk pembentukan planet dari tabrakan benda-benda besar di tata surya bagian dalam.”

Referensi: “Pembentukan Planet Terestrial dari Materi Tata Surya Bagian Dalam yang Hilang” oleh Christoph Burckhardt, Fridolin Spitzer, Alessandro Morbidelli, Gerrit Bodd, Jan H. Rinder, Thomas S. Kroyer, dan Thorsten Klein, 22 Des 2021 Tersedia di sini kemajuan ilmu pengetahuan.
DOI: 10.1126 / sciadv.abj7601