Illustrasjon: NASA’s Goddard Space Flight Center / Francis Reddy.
Et forskerteam ledet av Massachusetts Institute of Technology (MIT) har identifisert sjeldne rester av det som kalles «protojorden». Dette er den tidlige versjonen av planeten vår som eksisterte for rundt 4,5 milliarder år siden.
Funnene er publisert i tidsskriftet Nature Geoscience, og kan bidra til å rekonstruere de opprinnelige byggesteinene som dannet både jorden og de andre planetene i solsystemet.
En planet blir til
For omtrent 4,5 milliarder år siden ble solsystemet dannet av gass og støv som samlet seg i større legemer. Gjennom mange kollisjoner vokste disse til protoplaneter. Én av dem var den tidlige jorden som var svært varm og delvis smeltet.
Mindre enn 100 millioner år etter dannelsen ble jorden truffet av et stort himmellegeme, protoplaneten Theia. Kollisjonen førte til omfattende smelting og blanding av materiale i planetens indre, noe som endret den kjemiske sammensetningen.
Theia kan ha vært på størrelse med Mars, og under sammenstøtet skal store mengder materiale ha blitt blåst vekk. Dette materialet samlet seg over tid (akkresjon) til å danne månen slik vi kjenner den i dag.
geoforskning.no: 50 år siden månelandingen
Uvanlig sammensetning av kalium
Forskere har lenge ment at eventuelt opprinnelig materiale fra den første fasen av jorden ikke kunne være bevart. Den nye studien stiller spørsmål ved denne antakelsen.
Studien har identifisert en kjemisk signatur i gamle bergarter som skiller seg fra det meste annet materiale som finnes på jorden i dag og dreier seg om en svak ubalanse i kaliumisotoper. Isotoper er varianter av samme grunnstoff som har ulik masse fordi de inneholder forskjellig antall nøytroner.
På jorden i dag finnes kalium hovedsakelig som isotopene K-39 og K-41. Isotopen K-40 finnes også, men i svært små mengder. I bergartene som ble analysert, fant forskerne enda mindre kalium-40 enn det som er vanlig.
Det er dette lille avviket skiller prøvene fra annet materiale.
Spor i svært gamle bergarter
For å finne ut om slike avvik kunne finnes på jorden, undersøkte forskerne svært gamle og dype bergarter. Prøvene kom fra Grønland og Canada, hvor noe av jordens eldste materiale er bevart. De analyserte også vulkanske bergarter fra Hawaii som stammer fra dypt nede i mantelen.
Forskerne skilte ut kalium fra steinprøvene og målte isotopene med høy presisjon. Resultatene viste et underskudd av K-40.
Det ble også brukt modeller for å undersøke hvordan jordens kjemi kan ha endret seg gjennom kollisjoner og indre prosesser. Modellene viste at materiale med denne sammensetningen kan stamme fra den opprinnelige protojorden.
– Dette er kanskje det første direkte beviset på at vi har bevart materiale fra protojorden. Vi ser et fragment av den aller tidligste jorden, selv før den gigantiske kollisjonen. Dette er imponerende, fordi vi ville forvente at denne tidlige signaturen gradvis skulle ha blitt slettet gjennom jordens utvikling, sier Nicole Nie, professor i Earth and Planetary Sciences ved MIT i en artikkel på mit.edu
Deretter ble funnene sammenliknet med data fra kjente meteoritter. Den kjemiske sammensetningen i prøvene passer ikke helt med noen fra teamets tidligere arbeid. Dette betyr at de meteorittene og materialene som opprinnelig dannet protojorden fortsatt ikke er oppdaget.
