Земля и Марс, вероятно, формировались по разным сценариям, хотя появились в одной части Солнечной системы. К такому выводу пришли исследователи Университета Копенгагена, изучив химический состав двух планет и сопоставив результаты со статистическими моделями. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
Учёные сосредоточились на летучих элементах — натрии, цинке и калии. Эти вещества имеют сравнительно низкую температуру плавления и испаряются при сильном нагреве, поэтому их содержание в земной коре и мантии позволяет восстановить процессы, происходившие во время формирования планет. Исследование провели специалисты Центра формирования звёзд и планет при Институте Globe Университета Копенгагена совместно с коллегами из ETH Zürich, Невадского центра астрофизики, Лунной и планетарной лаборатории и нескольких университетов.
Согласно одной из основных гипотез, планеты могли возникать при столкновениях крупных каменных тел — планетезималей. Другой вариант предполагает постепенное присоединение мелких частиц, или пыли, к планетезималям. Новая работа указывает, что оба механизма действительно участвовали в формировании каменистых планет, но их вклад для Земли и Марса оказался разным.
Расчёты показали, что при движении к поверхности планеты галька теряет летучие элементы. Их соотношение позволило предположить: Марс примерно на три четверти сформировался из сталкивавшихся планетезималей, а оставшаяся четверть связана с накоплением гальки. Земля, напротив, как минимум на 75% могла состоять из двух молодых протопланет, которые росли за счёт присоединения гальки, тогда как вклад планетезималей достигал 25%.
«Самым неожиданным результатом стало то, что Земля и Марс, по-видимому, сформировались разными способами. Можно было ожидать, что две планеты, возникшие рядом в одной Солнечной системе, будут иметь более похожую историю формирования», — отметил профессор Андерс Йохансен в пресс-релизе Университета Копенгагена. Он сравнил сохранившийся состав мантии Земли и Марса с отпечатком процессов, происходивших 4,5 млрд лет назад.
Исследователи подчёркивают, что модель содержит неопределённости: в ней учитывались предполагаемый химический состав молодого аккреционного диска и сходство строительных блоков Марса с астероидом Веста. Однако после корректировки этих допущений общий вывод сохранился. По словам Йохансена, понимание потери летучих элементов поможет точнее оценивать, сколько воды и других веществ, необходимых для жизни, планеты сохраняют после формирования; это также может пригодиться при изучении химического состава экзопланет с помощью будущих обсерваторий.