На заре своего существования Земля была горячим, каменистым миром, покрытым бурлящей лавой. Затем произошла катастрофа: Тейя, космический объект размером с Марс врезался в молодую планету. Удар был настолько мощным, что расплавил недра Земли и изменил ее химический состав. Долгое время ученые считали, что это гигантское столкновение стерло все следы первоначального состава планеты так же, как ластик стирает карандашный рисунок.
Но новое исследование специалистов Массачусетского технологического института (MIT) заставляет нас посмотреть на историю нашей планеты совершенно по-новому. Команда под руководством Николь Не обнаружила уникальную химическую подпись в древних породах, взятых из Канадского щита, Гренландии и Южной Африки, а также из современных островных вулканов — Ла‑Реюньона и Гавайев, чья магма берет начало глубоко в мантии. Результат оказался неожиданным: древние породы содержали особенно мало калия‑40 — еще меньше, чем обычно встречается на Земле.
Калий на нашей планете существует в трех формах-изотопах: калий-39, калий-40 и калий-41. На Земле калий-40 и так редкость, но в изученных древних породах его оказалось еще меньше — как если бы в ведре с желтым песком нашли всего одну коричневую песчинку вместо десяти, как обычно.
«Это, возможно, первое прямое доказательство того, что на нашей планете сохранились материалы прото-Земли. Мы видим кусочек очень древней Земли, существовавшей еще до гигантского столкновения. Это удивительно, потому что мы ожидали, что в ходе эволюции нашей планеты все следы ее первоначального состава были полностью уничтожены», — объясняет Николь Не.
Ученые растворяли порошки горных пород в кислоте, выделяли калий и использовали сверхточный масс-спектрометр для измерения количества каждого изотопа. Затем они провели компьютерное моделирование, чтобы понять, как менялись уровни калия-40 на протяжении истории Земли после крупных столкновений и долгосрочных геологических процессов.
Результаты показали, что удары астероидов и естественные изменения Земли со временем увеличивали количество калия-40, приводя к современным значениям. Поэтому древние образцы с еще меньшим содержанием калия-40 настолько уникальны — они могут быть редкими остатками прото-Земли, не затронутыми последующими изменениями.
«Ученые долгое время пытались понять первоначальный химический состав Земли, комбинируя составы разных групп метеоритов. Но наше исследование показывает, что текущий набор доступных науке метеоритов неполон. Поэтому в будущем нам еще многое предстоит узнать о происхождении нашей планеты», — заключает Не.
Ранее ученые объяснили, когда на Земле появились континенты.
