De embryo's van de aarde en Mars waren zo heet dat hun "atmosfeer", die bestond uit silicium- en metaaldampen, constant de ruimte in ontsnapten, waardoor toekomstige planeten ongeveer 40% van hun massa zouden worden ontnomen, zeggen wetenschappers in artikelen die in het tijdschrift Nature zijn gepubliceerd.
“In het verleden wisten we zeker dat het proces van planetaire vorming bijzonder turbulent was, en dat de aarde en andere planeten een unieke chemische en isotopensamenstelling hebben in vergelijking met asteroïden, maar we wisten niet dat deze dingen verband hielden. Het bleek dat de botsingen van planetaire embryo's en hun verdamping in de ruimte een grote invloed hadden op de samenstelling van de aarde en Mars”, legt Remco Hin van de Universiteit van Bristol (VK) uit.
Tegenwoordig twijfelen wetenschappers er bijna niet aan dat de planeten hun geboorte beginnen in een platte gasstofschijf gevuld met kleine stofdeeltjes en dichte gaswolken, en hun formatie eindigt in een reeks botsingen van planetisimalen - de 'embryo's' van planeten ter grootte van West of Ceres, evenals grote kometen en asteroïden.
Aan de andere kant weten we nog niets over hoe deze embryo's van planeten eruit zagen en hoe de botsingen tussen hen precies plaatsvonden. Sommige wetenschappers geloven dat planetisimalen eruit zagen als gigantische hete bollen van gesmolten magma, terwijl anderen geloven dat ze meer op gigantische ballen van halfvloeibare modder leken.
Deze meningsverschillen zijn, zoals Hin opmerkt, grotendeels te wijten aan het feit dat zelfs de oudste en 'zuivere' rotsen van Mars, de aarde en de maan radicaal verschillen in hun chemische en isotopensamenstelling van de primaire materie van het zonnestelsel, waarvan fragmenten periodiek op de aarde vallen in de vorm chondrite asteroïden. Tot dusverre kunnen wetenschappers deze discrepanties niet verklaren, wat de onthulling van de geschiedenis van de vorming van de aarde en planeten buiten het zonnestelsel verhindert.
Hin en zijn collega's, evenals een andere groep wetenschappers uit Oxford, kwamen dicht bij het beantwoorden van deze vraag door de eerste gedetailleerde computersimulator van het vroege zonnestelsel te creëren, rekening houdend met alle mogelijke fysieke processen die de vorming en botsing van planetisimalen beïnvloedden.
Deze berekeningen brachten een interessant effect aan het licht waar wetenschappers nog niet eerder aan hadden gedacht. Het bleek dat relatief kleine planetaire embryo's, kleiner dan Mars, een extreem onstabiele "atmosfeer" zullen hebben die bestaat uit dampvormig silicium, natrium en andere metalen en andere chemische elementen.
Deze atmosfeer zal constant worden opgewarmd door de val van andere hemellichamen op gelijkaardige "embryo's", en tegelijkertijd zal het constant de ruimte in ontsnappen, aangezien de aantrekkingskracht van de planetizimalen te zwak zal zijn om zulke hete "lucht" aan het oppervlak te houden.
Promotie video:
Hier spelen de wetten van de fysica een rol, waarbij wordt gesteld dat hoe minder de massa van dit of dat element of zijn isotoop is, hoe gemakkelijker het uit de atmosfeer van de planeet kan "ontsnappen". Hierdoor verdampen magnesium, silicium en vele andere relatief lichte stoffen het snelst uit de atmosfeer van de toekomstige aarde en Mars.
Wetenschappers schatten dat beide planeten ongeveer 40% van hun massa hebben verloren en de meeste vluchtige stoffen en lichte isotopen van magnesium en andere metalen verloren hebben die in grote hoeveelheden aanwezig zijn in de materie van asteroïden en kometen. Op een vergelijkbare manier, denken wetenschappers, kunnen er andere planeten buiten het zonnestelsel ontstaan, en waarnemingen ervan zullen helpen om te controleren of dit inderdaad zo is en om de hypothese van Britse geologen te bevestigen of te weerleggen.