Ziemia i Mars powstały obok siebie, ale inaczej. Co pokazały modele?

Zespół naukowców porównał skład płaszcza Ziemi i Marsa, koncentrując się na pierwiastkach lotnych, takich jak sód, cynk oraz potas. Ponieważ związki tego typu łatwo ulatniają się w wysokich temperaturach, ich dzisiejsza zawartość może być wskazówką, jakie warunki panowały w czasie, gdy obie planety dopiero się formowały.

W badaniu uwzględniono dwa podstawowe mechanizmy powstawania planet skalistych: wzrost przez kolizje większych ciał (planetezymali) oraz tzw. akrecję kamyków, czyli stopniowe gromadzenie znacznie drobniejszego materiału. Sprawdzono również wariant mieszany, w którym oba procesy zachodziły równolegle.

Obliczenia wskazały, że co najmniej 75 proc. masy Ziemi miało pochodzić z dwóch młodych planet, które zwiększały rozmiary przede wszystkim dzięki akrecji kamyków. Jednocześnie udział planetozymali w budowie Ziemi mógł sięgać do 25 proc.. W przypadku Marsa proporcje miały wyglądać odwrotnie: około trzy czwarte jego masy przypisano wkładowi planetozymali, a resztę – akrecji drobnych ziaren materii.

Dla autorów analiz szczególnie istotne okazało się to, że dwie planety powstałe w tym samym układzie planetarnym i w zbliżonym rejonie nie musiały przechodzić podobnej ścieżki rozwoju. Współautor pracy Anders Johansen z Globe Institute na University of Copenhagen zwracał uwagę, że naturalną intuicją byłoby oczekiwanie większego podobieństwa w historii formowania Ziemi i Marsa.

Naukowcy zestawili dane chemiczne z symulacjami komputerowymi, by ocenić, które scenariusze najlepiej tłumaczą dzisiejszy obraz obu planet. Zastrzegli, że wynik w pewnym stopniu zależy od tego, jakie przyjmie się założenia dotyczące pierwotnego składu materiału tworzącego Układ Słoneczny, ale nawet modyfikowanie tych założeń nie usuwało kluczowej różnicy między Ziemią a Marsem. Haiyang Wang podkreślał, że choć dokładne udziały procentowe mogą nieznacznie się przesuwać, analizy konsekwentnie prowadzą do wniosku o dwóch odmiennych ścieżkach formowania. Autorzy zakładają też, że podobne podejście może przydać się w przyszłości do badania planet skalistych poza Układem Słonecznym, m.in. przy szacowaniu ilości wody oraz innych lotnych substancji zachowanych po ich powstaniu.