Geolozi su po prvi put pronašli dokaze da dijelovi naše planete potječu još iz doba prije nego što je uopće postala Zemlja.
Analizom iznimno starih stijena istraživači s MIT-a otkrili su kemijski potpis koji ne postoji nigdje drugdje u Zemljinoj kori, tragove same proto-Zemlje, ranog planeta koji je nastao prije oko 4,5 milijarde godina, prije nego što ga je golemi sudar pretvorio u svijet kakav poznajemo danas.
Svijet prije svijeta
Prije više od četiri milijarde godina Sunčev je sustav bio kaotičan vrtlog plina i prašine. Iz te mase nastali su prvi meteoriti, a oni su se spajali u veća tijela, među njima i u proto-Zemlju, vreli i stjenoviti planet prekriven lavom. Manje od sto milijuna godina kasnije u nju je udario objekt veličine Marsa. Taj “veliki udar” rastalio je cijelu unutrašnjost i promijenio njezin kemijski sastav. Vjerovalo se da je izvorni materijal tada potpuno nestao.
Novo istraživanje pokazuje da se dio te prastare strukture ipak sačuvao. U uzorcima stijena pronađena je jedinstvena neravnoteža izotopa kalija, kemijski potpis koji se razlikuje od svega što se danas može pronaći u Zemljinoj unutrašnjosti. Analize su potvrdile da taj trag nije mogao nastati ni poznatim geološkim procesima ni kasnijim udarima meteorita.
Najvjerojatnije objašnjenje, tvrde autori, jest da su ti uzorci ostaci izvornog materijala proto-Zemlje koji su nekim čudom preživjeli.
“Možda je ovo prvi izravan dokaz da smo našli materijal proto-Zemlje,” kaže Nicole Nie, docentica na MIT-u. “Gledamo komadić drevne Zemlje, stariji čak i od velikog udara. Nevjerojatno je da se taj rani potpis nije izbrisao tijekom njezina razvoja.”
Anomalija u kaliju
Godine 2023. isti je tim proučavao meteorite prikupljene diljem svijeta. Ti su fragmenti nastali u različitim dijelovima Sunčeva sustava i nose kemijske tragove uvjeta u kojima su se formirali. Kada su njihovu strukturu usporedili sa Zemljinom, otkrili su izotopsku anomaliju, neobičan omjer izotopa kalija koji se razlikuje od zemaljskog.
Izotopi su varijante istog elementa s različitim brojem neutrona. Kalij se u prirodi javlja u tri oblika: kalij-39, kalij-40 i kalij-41. Na Zemlji su prva dva dominantna, dok je kalij-40 prisutan u vrlo malom udjelu. Meteoriti, međutim, pokazuju drukčiji odnos tih izotopa.
Ta razlika upućuje na to da bi svaki materijal sličnog potpisa mogao potjecati iz vremena prije nego što je Zemlja pretrpjela taj takozvani veliki udar. Drugim riječima, tragovi takve anomalije mogli bi označavati sačuvani materijal proto-Zemlje.
“Otkrili smo da različite skupine meteorita imaju različite omjere izotopa kalija, pa taj element možemo koristiti kao trag za prepoznavanje izvornih građevnih blokova našeg planeta,” objašnjava Nie.
Potraga u dubinama Zemlje
U novom su istraživanju znanstvenici odlučili potražiti isti potpis unutar same Zemlje. Analizirali su uzorke stijena iz Grenlanda i Kanade, gdje se nalaze najstarije očuvane formacije na svijetu, te lave s Havaja koje potječu iz dubokih slojeva plašta, goleme zone između kore i jezgre.
“Ako je taj potpis doista preživio, morao bi se nalaziti u najstarijim i najdubljim dijelovima planeta,” kaže Nie.
U laboratoriju su uzorke otopili u kiselini, izdvojili kalij i pomoću masenog spektrometra izmjerili omjer njegovih izotopa. Otkrili su sitno, ali jasno odstupanje: manjak izotopa kalij-40. Taj izotop i inače čini tek neznatan dio kalija na Zemlji, ali u ovim je uzorcima njegova količina bila još manja, gotovo neuhvatljiva, poput jednog tamnog zrna pijeska u moru svjetlog.
Rezultati su pokazali da su ti uzorci zaista “građeni drukčije” od ostatka planeta, kako kaže Nie.
Ostatci izvornog planeta
Kako bi provjerili mogu li stijene zaista biti fosilizirani tragovi proto-Zemlje, istraživači su testirali hipotezu da je mladi planet izvorno bio sastavljen od materijala siromašnog kalijem-40. U simulacijama su zatim prikazali kako bi kasniji udari i geološki procesi, rastaljivanje, miješanje i hlađenje plašta, mogli promijeniti taj sastav tijekom vremena.
Modeli su pokazali da bi se udio kalija-40 u većini materijala postupno povećavao, što odgovara današnjim stijenama, dok bi izvorni, nepromijenjeni uzorci zadržali manjak. Upravo to vide u stijenama iz Grenlanda, Kanade i Havaja.
To znači da ti uzorci najvjerojatnije predstavljaju ostatke izvornog materijala iz kojeg je nastala proto-Zemlja.
Zanimljivo je da njihov kemijski potpis ne odgovara nijednom poznatom meteoritnom uzorku. Iako meteoriti u prethodnim istraživanjima pokazuju slične anomalije, nijedan ne sadrži isti deficit kalija-40. Iz toga proizlazi da meteoriti i materijali od kojih je Zemlja nastala još nisu pronađeni.
“Znanstvenici već desetljećima pokušavaju rekonstruirati izvorni kemijski sastav Zemlje kombiniranjem podataka o različitim vrstama meteorita,” zaključuje Nie. “Naše otkriće pokazuje da taj mozaik još nije potpun i da tek trebamo otkriti od čega je naš svijet doista nastao.”
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
