Prije oko 4,5 milijardi godina dogodio se sudar koji je zauvijek odredio tijek povijesti našeg planeta. Mladu Zemlju pogodilo je veliko protoplanetarno tijelo nazvano Teja. Udar je promijenio Zemljinu veličinu, sastav i orbitu te doveo do nastanka Mjeseca. Detalji tog događaja i dalje nisu potpuno razjašnjeni, ali posljedice su zapisane u današnjoj unutarnjoj strukturi Zemlje i u materijalu njezina satelita.
Kako je Teja izgledala? Koliko je bila masivna i iz kojeg dijela Sunčeva sustava je stigla? Budući da je tijelo potpuno uništeno u sudaru, odgovore možemo tražiti jedino u geokemijskim tragovima koji su preživjeli.
Novo istraživanje objavljeno u časopisu Science, koje su proveli znanstvenici s Instituta Max Planck za istraživanje Sunčeva sustava i Sveučilišta u Chicagu, pokušava rekonstruirati izvorni sastav Teje i tako odrediti njezino podrijetlo.
“Njezin sastav čuva cijelu povijest nastanka, uključujući i mjesto na kojem je formirana”, rekao je Thorsten Kleine, direktor u MPS-u i koautor studije.
Ključni tragovi nalaze se u omjerima izotopa metala. Izotopi su inačice istog elementa s različitim brojem neutrona u jezgri, pa zbog toga imaju različitu masu. U ranom Sunčevu sustavu ti omjeri nisu bili jednaki u svim regijama. Tijela bliža Suncu dobila su drukčiju izotopnu sliku od onih nastalih na većim udaljenostima. U tim se omjerima nalazi geokemijski zapis njihova stvarnog ishodišta.
Istraživači su zato s dosad najvišom preciznošću izmjerili omjere željeznih izotopa u 15 uzoraka stijena sa Zemlje i šest uzoraka s Mjeseca koje su donijeli astronauti Apolla. Rezultati su potvrdili ranije nalaze za krom, kalcij, titan i cirkonij. Zemlja i Mjesec u tim izotopnim omjerima praktički su nerazdvojivi.
No ta sličnost ne govori izravno o Tejinu izvornom sastavu. Modeli sudara nude širok raspon mogućnosti. Prema nekima je Mjesec nastao gotovo u potpunosti od Tejina materijala. Drugi pokazuju da bi mogao potjecati pretežno iz rane Zemlje. Postoje i scenariji u kojima se materijal dvaju tijela tijekom udara toliko izmiješao da se njihovi udjeli više ne mogu razdvojiti.
Rekonstrukcija nastanka planeta
Kako bi procijenili što je najvjerojatnije, znanstvenici su primijenili pristup nalik obrnutom modeliranju. Polazeći od današnjeg izotopnog potpisa Zemlje i Mjeseca, izračunavali su kombinacije masa i sastava Teje i rane Zemlje koje bi mogle dovesti do ovog konačnog stanja.
U analizu su uključili izotope željeza, kroma, molibdena i cirkonija. Svaki od tih elemenata nosi informacije o drugoj fazi ranog razvoja planeta.
Prije sudara, u unutrašnjosti mlade Zemlje odvijalo se razdvajanje materijala. Tijekom formiranja jezgre, elementi poput željeza i molibdena selektivno su tonuli u središte planeta, dok su cirkonij i slični elementi ostali u omotaču. Zbog toga željezo koje danas nalazimo u omotaču mora potjecati iz kasnijih udara, uključujući Teju. Cirkonij, koji ne ulazi u jezgru, čuva cjelovitu povijest nastanka Zemlje.
Među matematički mogućim rješenjima, neka se mogu isključiti kao nerealna. Najuvjerljivija kombinacija, ističe glavni autor Timo Hopp iz MPS-a, pokazuje da su se građevni materijali i Zemlje i Teje formirali u unutarnjem Sunčevu sustavu. Ta dva tijela bila su vjerojatno susjedi.
Ranu Zemlju možemo dobro opisati smjesom poznatih meteoritnih skupina. Kod Teje to nije slučaj. Meteoritne skupine potječu iz različitih regija i služe kao uzorci materijala koji je bio dostupan u mladom Sunčevu sustavu, ali Teja sadržava i sastavne dijelove koji se ne podudaraju ni s jednom poznatom skupinom.
Prema izračunima, taj nepoznati materijal potječe iz područja bližeg Suncu nego što je bila orbita rane Zemlje. Istraživači zaključuju da je Teja najvjerojatnije nastala nešto bliže Suncu i tek kasnije završila u orbitalnoj konfiguraciji koja je omogućila sudar s proto-Zemljom. Taj je susret oblikovao unutarnju strukturu našeg planeta i doveo do nastanka Mjeseca.
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.
