Støv fra meteoritter som krasjet på jorden har avslørt at jordens forløper, kjent som proto-Earth, dannet seg mye raskere enn tidligere antatt, viser en ny studie.
En analyse av dette meteorittstøvet viste at proto-Jorden dannet seg i løpet av omtrent 5 millioner år, noe som er ekstremt raskt, astronomisk sett.
Sagt på en annen måte, hvis hele 4,6 milliarder år av solsystemets eksistens ble komprimert til en 24-timers periode, dannet proto-Earth seg på bare 1 minutt og 30 sekunder, sier forskerne.
Det nye funnet bryter med den tidligere holdte ideen om at proto-Earth dannet seg når større og større planetariske kropper tilfeldig smalt inn i hverandre, en prosess som ville ha tatt flere titalls millioner år, eller omtrent 5 til 15 minutter i det fiktive 24- times tidsskala.
I kontrast hevder den nye ideen at planeter dannet gjennom akkresjonen av kosmisk støv, en prosess der støv tiltrekker seg flere og flere partikler gjennom tyngdekraften. "Vi starter fra støv, hovedsakelig," sa forsker Martin Schiller i en uttalelse. Schiller er førsteamanuensis i geokjemi ved Center for Star and Planet Formation (StarPlan) ved Universitetet i København Globe Institute, i Danmark.
Ved akkresjon ville partikler i millimeter størrelse ha kommet sammen, "regnet ned på den voksende kroppen og gjort planeten på en gang," sa Schiller.
Schiller og kollegene gjorde funnet ved å studere jernisotoper, eller forskjellige versjoner av elementet jern, i meteorittstøv. Etter å ha sett på isotoper av jern i forskjellige typer meteoritter, innså de at bare en type hadde en jernprofil som var lik Jordens: CI-kondrittene, som er steinete meteoritter. ("C" står for karbonholdig og "jeg" står for Ivuna, et sted i Tanzania hvor noen CI-meteoritter er funnet.)
Støvet i disse CI-kondrittene er den beste tilnærmingen der ute for solsystemets samlede sammensetning, sa forskerne. I solsystemets tidlige dager gikk støv som dette sammen med gass, og begge ble traktet inn i en skiltingsskive som kretset rundt den voksende solen.
I løpet av 5 millioner år dannet solsystemets planeter. I følge den nye studien dannet også proto-Earths jernkjerne seg i løpet av denne tiden, og snappet opp påsatt jern fra proto-planetens mantel. Etter hvert ble denne prototoplaneten Jorden vi kjenner i dag.
Melding fra Mars
Meteoritter fra Mars forteller forskere at i begynnelsen var sammensetningen av jernisotoper i materialet som utgjør Jorden, annerledes enn de senere var. Dette skjedde sannsynligvis fordi varme fra den unge voksende solen forandret dem, sa forskerne.
Etter at det gikk noen hundre tusen år, ble området der Jorden dannet seg kaldt for uoppvarmet CI-støv som kom lenger unna for å bli en del av proto-Earths akkresjonsskive.
Med tanke på at jern fra dette langt borte støvet finnes i jordens mantel i dag, er det fornuftig at "det meste av det forrige jernet allerede var fjernet i kjernen," sa Schiller. "Det er grunnen til at kjernedannelsen må ha skjedd tidlig."
Den andre ideen - at Jorden dannet seg når planetariske kropper tilfeldig kolliderte med hverandre - holder ikke, sa han. "Hvis jordas dannelse var en tilfeldig prosess der du bare knuste kropper sammen, ville du aldri kunne sammenligne jernsammensetningen til jorden med bare en type meteoritt," sa Schiller. "Du vil få en blanding av alt."
Det nye funnet kan også gjelde andre planeter i universet, bemerket forskerne. I hovedsak betyr dette at andre planeter kan vokse mye raskere enn tidligere blitt realisert. Faktisk er det allerede bevis for at dette sannsynligvis er tilfelle, ifølge data om tusenvis av eksoplaneter i andre galakser, sa studieforsker Martin Bizzarro, professor ved StarPlan.
"Nå vet vi at planetdannelse skjer overalt," sa Bizzarro i uttalelsen. "Når vi forstår disse mekanismene i vårt eget solsystem, kan vi gjøre lignende innledninger om andre planetariske systemer i galaksen."
Denne prosessen kan til og med forklare når og hvor ofte vann tilføres under planetdannelse.
"Hvis teorien om tidlig planetarisk akkresjon virkelig er riktig, er vann sannsynligvis bare et biprodukt av dannelsen av en planet som jorden," sa Bizzarro. "Å lage ingrediensene i livet, som vi kjenner det, er mer sannsynlig å finne andre steder i universet."
