Ερευνητές του MIT και συνεργαζόμενων ιδρυμάτων εντόπισαν χημικά ίχνη της «πρωτο-Γης», του αρχέγονου προδρόμου του πλανήτη μας που υπήρξε πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Geosciences, αποκαλύπτει ένα σπάνιο αποτύπωμα στα ισότοπα καλίου, προσφέροντας νέα στοιχεία για τα πρώτα δομικά υλικά της Γης και την εξέλιξη του ηλιακού μας συστήματος.
Σύμφωνα με τη μελέτη, η πρώιμη Γη σχηματίστηκε μέσα σε ένα περιστρεφόμενο νέφος αερίων και σκόνης, από το οποίο προήλθαν και οι πρώτοι μετεωρίτες. Μέσα από αλλεπάλληλες συγκρούσεις, αυτοί οι βραχώδεις σχηματισμοί ενώθηκαν, δημιουργώντας την πρωτο-Γη και τους γειτονικούς πλανήτες.
Κατά την παιδική της ηλικία, η Γη ήταν καλυμμένη από λιωμένο μάγμα. Περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια αργότερα, συγκρούστηκε με ένα σώμα στο μέγεθος του Άρη, γεγονός που άλλαξε ριζικά τη χημική της σύσταση. Για δεκαετίες, οι επιστήμονες θεωρούσαν ότι κάθε ίχνος της αρχικής Γης είχε εξαφανιστεί από αυτή την καταστροφική σύγκρουση.
Ωστόσο, τα νέα ευρήματα του MIT αμφισβητούν αυτή την υπόθεση. Οι ερευνητές εντόπισαν μια ασυνήθιστη χημική υπογραφή σε αρχαία δείγματα βράχων, διαφορετική από τα περισσότερα υλικά που υπάρχουν σήμερα στη Γη. Η ανισορροπία στα ισότοπα του καλίου – ατόμων του ίδιου στοιχείου με διαφορετικό αριθμό νετρονίων – δεν μπορεί να εξηγηθεί από μεταγενέστερες γεωλογικές διεργασίες ή συγκρούσεις.
Η πιθανότερη εξήγηση είναι ότι αυτοί οι βράχοι διατηρούν μικροσκοπικά υπολείμματα της πρωτο-Γης, τα οποία επέζησαν της βίαιης αναμόρφωσης του πλανήτη. «This is maybe the first direct evidence that we’ve preserved the proto Earth materials», σημειώνει η Nicole Nie, επίκουρη καθηγήτρια στο Τμήμα Γεωεπιστημών του MIT. «We see a piece of the very ancient Earth, even before the giant impact».
Το αποτύπωμα του καλίου
Η ομάδα της Nie μελέτησε μετεωρίτες από διάφορα σημεία του κόσμου, οι οποίοι σχηματίστηκαν σε διαφορετικές χρονικές περιόδους και περιοχές του ηλιακού συστήματος. Κατά τη σύγκριση των συνθέσεών τους με αυτή της Γης, εντόπισαν μια ασυνήθιστη ανωμαλία στα ισότοπα του καλίου.
Στη σύγχρονη Γη επικρατούν τα ισότοπα κάλιο-39 και κάλιο-41, ενώ το κάλιο-40 υπάρχει σε ελάχιστες ποσότητες. Οι μετεωρίτες, ωστόσο, εμφάνισαν διαφορετικές αναλογίες, γεγονός που υποδηλώνει ότι η ίδια ανισορροπία σε γήινα δείγματα θα μπορούσε να αποτελεί «αποτύπωμα» υλικού της πρωτο-Γης.
Αρχαίο υλικό στα βάθη της Γης
Στη νέα έρευνα, οι επιστήμονες αναζήτησαν παρόμοια ίχνη όχι σε μετεωρίτες, αλλά σε δείγματα γήινων βράχων από τη Γροιλανδία, τον Καναδά και τη Χαβάη. Οι περιοχές αυτές φιλοξενούν μερικούς από τους αρχαιότερους σχηματισμούς του πλανήτη, ενώ τα ηφαιστειακά πετρώματα της Χαβάης προέρχονται από μεγάλα βάθη του μανδύα.
Μετά από προσεκτική ανάλυση των δειγμάτων μέσω φασματομετρίας μάζας, οι ερευνητές εντόπισαν έλλειμμα στο ισότοπο κάλιο-40 – ακόμη μικρότερο από το ήδη περιορισμένο ποσοστό που υπάρχει στα περισσότερα γήινα υλικά. Η ανίχνευση αυτού του ελλείμματος θεωρείται ένδειξη ότι τα δείγματα περιέχουν αρχέγονο υλικό της πρωτο-Γης.
Αναζητώντας τα χαμένα δομικά υλικά
Οι επιστήμονες προχώρησαν σε προσομοιώσεις για να εξετάσουν πώς η αναλογία του καλίου-40 θα μπορούσε να μεταβληθεί μέσα από συγκρούσεις και γεωλογικές διεργασίες. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι σύγχρονες συνθέσεις της Γης προέκυψαν από την ανάμειξη αυτών των αρχέγονων υλικών με νεότερα, πλουσιότερα σε κάλιο-40.
