Ερευνητές του MIT και συνεργαζόμενων ιδρυμάτων εντόπισαν εξαιρετικά σπάνια ίχνη της λεγόμενης «πρωτο-Γης», του αρχέγονου προδρόμου του πλανήτη μας που υπήρχε πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Ο αρχικός αυτός κόσμος σχηματίστηκε πριν από μια κολοσσιαία σύγκρουση αλλάξει οριστικά τη χημεία του και δώσει τη μορφή στη Γη όπως τη γνωρίζουμε σήμερα. Η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στις 14 Οκτωβρίου στο περιοδικό Nature Geosciences, δίνει νέα στοιχεία για τη σύσταση των πρώτων υλικών που διαμόρφωσαν όχι μόνο τη Γη, αλλά και ολόκληρο το ηλιακό σύστημα.
Πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, το ηλιακό σύστημα ήταν ένα τεράστιο νέφος αερίων και σκόνης σε περιστροφή. Με την πάροδο του χρόνου, η ύλη αυτή συγκεντρώθηκε σε στερεά σώματα, σχηματίζοντας τους πρώτους μετεωρίτες. Μέσα από αλλεπάλληλες συγκρούσεις, οι μετεωρίτες αυτοί ενώθηκαν, δημιουργώντας την πρωτο-Γη και τους γειτονικούς της πλανήτες.
Στα πρώτα της στάδια, η Γη ήταν ένας πύρινος, καλυμμένος από λάβα κόσμος. Λιγότερο από 100 εκατομμύρια χρόνια αργότερα, υπέστη μια καταστροφική σύγκρουση με ένα ουράνιο σώμα στο μέγεθος του Άρη, σε αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «γιγαντιαία πρόσκρουση». Το γεγονός αυτό τήξησε και ανακάτεψε το εσωτερικό του πλανήτη, εξαφανίζοντας σχεδόν κάθε ίχνος της αρχικής του χημικής ταυτότητας. Για δεκαετίες, η επιστημονική κοινότητα θεωρούσε ότι τα ίχνη της πρωτο-Γης είχαν πλήρως χαθεί μέσα σε εκείνη την κοσμική αναταραχή.
Ωστόσο, τα νέα αποτελέσματα της ομάδας του MIT αμφισβητούν αυτή την υπόθεση. Οι ερευνητές εντόπισαν μια ασυνήθιστη χημική υπογραφή σε αρχαία, βαθιά πετρώματα, διαφορετική από τα περισσότερα υλικά που βρίσκονται σήμερα στη Γη. Η υπογραφή αυτή εκδηλώνεται ως μια μικρή ανισορροπία στα ισότοπα του καλίου – ατόμων του ίδιου στοιχείου με διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Μετά από εκτενή ανάλυση, κατέληξαν ότι το φαινόμενο δεν θα μπορούσε να έχει προκύψει από μεταγενέστερες προσκρούσεις ή γεωλογικές διεργασίες.
Η πιο πιθανή εξήγηση είναι ότι τα πετρώματα αυτά διατηρούν μικροσκοπικά τμήματα του αρχικού υλικού της πρωτο-Γης, τα οποία κατάφεραν να επιβιώσουν από τη βίαιη αναμόρφωση του πλανήτη. «Αυτό ίσως είναι η πρώτη άμεση απόδειξη ότι έχουν διασωθεί υλικά της πρωτο-Γης», δηλώνει η Nicole Nie, επίκουρη καθηγήτρια Γεωεπιστημών στο MIT. «Βλέπουμε ένα κομμάτι της πολύ αρχαίας Γης, πριν από τη γιγαντιαία πρόσκρουση. Είναι εντυπωσιακό, γιατί θα περιμέναμε αυτό το πρώιμο αποτύπωμα να έχει σταδιακά σβηστεί μέσα στην εξέλιξη του πλανήτη».
Μια περίεργη ανωμαλία
Το 2023, η ομάδα της Nie μελέτησε δεκάδες καλά τεκμηριωμένους μετεωρίτες από διάφορα σημεία του κόσμου, οι οποίοι σχηματίστηκαν σε διαφορετικές χρονικές περιόδους και περιοχές του ηλιακού συστήματος. Συγκρίνοντας τη χημική τους σύνθεση με εκείνη της Γης, εντόπισαν μια ιδιόμορφη «ισοτοπική ανωμαλία του καλίου».
Το κάλιο απαντάται φυσικά σε τρεις ισοτοπικές μορφές: κάλιο-39, κάλιο-40 και κάλιο-41. Στη σύγχρονη Γη κυριαρχούν τα δύο πρώτα, ενώ το κάλιο-40 υπάρχει σε ελάχιστη ποσότητα. Οι μετεωρίτες όμως εμφάνιζαν διαφορετικές αναλογίες ισοτόπων από αυτές που συναντώνται συνήθως στη Γη.
Η παρατήρηση αυτή υποδήλωνε ότι κάθε υλικό με παρόμοια ανισορροπία στο κάλιο θα πρέπει να προέρχεται από ύλη που υπήρχε πριν η γιγαντιαία πρόσκρουση μεταβάλει τη χημεία του πλανήτη. Με άλλα λόγια, η ανωμαλία λειτουργεί ως «αποτύπωμα» της πρωτο-Γης.
«Διαπιστώσαμε ότι διαφορετικές ομάδες μετεωριτών έχουν διαφορετικές ισοτοπικές υπογραφές καλίου, κάτι που σημαίνει ότι το κάλιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ιχνηθέτης των δομικών λίθων της Γης», εξηγεί η Nie.
Αναζητώντας το αποτύπωμα στη Γη
Στη νέα τους μελέτη, οι ερευνητές αναζήτησαν την ανωμαλία αυτή όχι σε μετεωρίτες, αλλά σε δείγματα από τον ίδιο τον πλανήτη. Χρησιμοποίησαν πετρώματα από τη Γροιλανδία και τον Καναδά – περιοχές όπου βρίσκονται τα αρχαιότερα στρώματα της Γης – καθώς και λάβες από τη Χαβάη, όπου τα ηφαίστεια φέρνουν στην επιφάνεια υλικά του βαθύτερου μανδύα. «Αν η υπογραφή του καλίου έχει διατηρηθεί, θα πρέπει να την αναζητήσουμε στα πιο αρχαία και βαθιά υλικά», σημειώνει η Nie.
Η ομάδα διαχώρισε το κάλιο από τα υπόλοιπα συστατικά των δειγμάτων και, μέσω φασματομετρίας μάζας, μέτρησε την αναλογία των τριών ισοτόπων. Εντόπισαν έτσι μια υπογραφή διαφορετική από εκείνη που χαρακτηρίζει τα περισσότερα υλικά της Γης, με σαφές έλλειμμα του ισοτόπου καλίου-40. Το έλλειμμα αυτό, αν και μικροσκοπικό, θεωρείται καθοριστικό: τα δείγματα φαίνεται πως «είναι φτιαγμένα διαφορετικά», όπως σχολιάζει η Nie, από ό,τι τα περισσότερα σύγχρονα πετρώματα.
Για να επιβεβαιώσουν την υπόθεση ότι πρόκειται για λείψανα της πρωτο-Γης, οι επιστήμονες προχώρησαν σε προσομοιώσεις χημικών μεταβολών που θα μπορούσαν να προκληθούν από τη γιγαντιαία πρόσκρουση και τις μεταγενέστερες διεργασίες του μανδύα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το αρχικό υλικό με έλλειμμα καλίου-40 θα μπορούσε πράγματι να εξελιχθεί στα σημερινά πετρώματα της Γης.
Η έρευνα υποδηλώνει ότι τα δείγματα με το χαρακτηριστικό αυτό έλλειμμα αποτελούν πιθανότατα υπολείμματα της πρωτο-Γης. Παράλληλα, η υπογραφή τους δεν ταυτίζεται απόλυτα με κανέναν γνωστό μετεωρίτη, γεγονός που δείχνει ότι τα αρχικά δομικά υλικά του πλανήτη μας δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί.
«Οι επιστήμονες προσπαθούν να ανασυνθέσουν τη χημική σύσταση της Γης συνδυάζοντας δεδομένα από διάφορες ομάδες μετεωριτών», καταλήγει η Nie. «Η μελέτη μας δείχνει ότι το υπάρχον δείγμα μετεωριτών δεν είναι πλήρες – και ότι έχουμε ακόμη πολλά να μάθουμε για την προέλευση του πλανήτη μας».
Πηγή: sciencedaily.com
