Szybka jak Ziemia? Nasza planeta zaskoczyła naukowców

Ziemia wyłoniła się z otaczającego młode Słońce obłoku pyłów i gazów zwanego dyskiem protoplanetarnym. Wraz z nią powstały inne ciała niebieskie Układu Słonecznego. Narodziny odbyły się ok. 4,55 mld lat temu. A jak przebiegły? Ekspresowo – twierdzą naukowcy z Københavns Universitet, podważając podzielany przez większość badaczy pogląd, zgodnie z którym formowanie Ziemi odbywało się powoli przez 50–100 mln lat.

Zgodnie z tą dominującą do niedawna koncepcją nasz glob w trakcie tych mozolnych narodzin najpierw był planetozymalem, czyli zalążkiem planety. Następnie trochę urósł, przekształcając się w protoplanetę, która zaczęła przyciągać ku sobie materię z sąsiedztwa, w tym inne plantozymale mające rozmiary od kilkudziesięciu do kilkuset kilometrów. To głównie z nich po kilkudziesięciu milionach lat, a może i po dłuższym czasie, ostatecznie ulepiona została Ziemia.

Nie stopniowe połykanie, a gwałtowna akumulacji drobin materii

Inaczej uważają Martin Bizzarro, Martin Schiller i Isaac Onyett, autorzy publikacji w „Nature” https://www.nature.com/articles/s41586-023-06135-z. Pierwszy jest twórcą i szefem Centrum Badań nad Formowaniem się Gwiazd i Planet (StarPlan) afiliowanego przy kopenhaskiej uczelni. Przeprowadza się tam analizy meteorytów, poszukując w nich śladów istnienia izotopów, które pojawiły się na krótko w momencie formowania się Słońca i dysku protoplanetarnego, a potem znikły.

Tym razem badacze zajęli się izotopami krzemu, których zawartość określili w ponad 60 meteorytach. Na podstawie wyników tych analiz, a także wcześniejszych, opublikowanych w 2020 r., w których zajęli się izotopami żelaza, Bizzarro i jego towarzysze doszli do wniosku, że Ziemia nie powstała w wyniku stopniowego połykania swoich braci i sióstr, czyli zalążków innych planet. Jest efektem szybkiej akumulacji drobin materii kosmicznej o milimetrowych rozmiarach. Posługując się terminologią pożyczoną z geologii i geomorfologii można powiedzieć, że żyjemy na globie uformowanym z grubego piasku i żwiru.

„To odbyło się błyskawicznie. Gdybyśmy uznali, że Układ Słoneczny powstał 24 godziny temu, to narodziny Ziemi w tej skali trwałyby kilkadziesiąt sekund. W pewnym momencie młodziutka protoplaneta zaczęła się zachowywać jak odkurzacz i wysysać cały kosmiczny drobiazg wokół niej. Obecne rozmiary osiągnęła w ciągu mniej niż 5 mln lat” – mówi Bizzarro.

Przyjemny glob, a nie pokryta płynną magmą kula ognia

Taki sposób powstania Ziemi miał – zdaniem autorów badań – jeszcze jedną poważną konsekwencję: już w chwili narodzin była ona globem wodnym. „W dysku protoplanetarnym znajdowały się kryształki lodu. Ziemski odkurzacz ściągnął również je” – mówi Bizzarro. Podważa tym samym teorię, według której woda została dostarczona na Ziemię nieco później przez spadające na nią komety i inne małe ciała niebieskie zawierające lód.

„To by oznaczało, że jesteśmy niesamowitymi szczęściarzami, bo akurat nam trafiły się dostawy wody z kosmosu – dodaje Schiller. – Nasze badania sugerują raczej, że woda jest produktem ubocznym szybkiego formowania się planet takich jak Ziemia. To z kolei oznacza, że poza Układem Słonecznym może istnieć wiele takich globów. W zasadzie każdy, który okrąża w odpowiedniej odległości gwiazdę podobną do Słońca, powinien mieć wodę, przynajmniej w chwili narodzin”.

Poglądy badaczy z Københavns Universitet współgrają z liczącą już ponad ćwierć wieku hipotezą podzielaną przez część geologów. Na podstawie badań kryształków minerału cyrkonu liczących ponad 4 mld lat, znalezionych na wzgórzach Jack Hills w Australii Zachodniej, doszli oni do wniosku, że Ziemia była niemal od początku całkiem przyjemnym globem oferującym dogodne warunki do rozwoju życia, a nie pokrytą płynną magmą kulą ognia, która stygła przez pół miliarda lat.

Zachowane w cyrkonach – minerałach niemal niezniszczalnych – domieszki różnych pierwiastków sugerują, że oceany szumiały na naszej planecie już co najmniej 4,4 mld lat temu. Jeśli tak było, to – zdaniem owych badaczy – woda musiała się na niej pojawić bardzo wcześnie, a sam proces formowania globu trwał raczej krócej, niż dłużej.