Zilele timpurii ale Pământului revelate prin argint

Variaţii minuscule ale compoziţiei izotopice a argintului prezent în meteoriţi şi rocile de pe Pământ au ajutat oamenii de ştiinţă să creeze un calendar cu modul în care planeta noastră a fost asamblată începând cu 4,568 de miliarde de ani în urmă.

Rezultatele unui nou studiu, finanţat de “National Science Foundation” (NSF) şi publicat recent în revista “Science”, arată că apa şi alte elemente volatile cheie, ar fi putut fi prezente în cel puţin unele dintre blocurile originale ale Pământului, nu acumulate mai târziu din comete aşa cum au sugerat unii oameni de ştiinţă.

"Aceste rezultate au implicaţii semnificative pentru înţelegerea proceselor care au însoţit acumularea şi formarea proto-Pământului, precum şi mijloacele prin care au fost acumulate apa şi materialele volatile bogate ", spune Stephen Harlan, director de program la Divizia FSN de Ştiinţe ale Pământului. "Apa ar putea să fi fost prezentă începând de foarte devreme în istoria planetei noastre."

În comparaţie cu sistemul solar ca un întreg, Pământul este sărăcit în elemente volatile, cum ar fi hidrogenul, carbonul şi azotul, care nu s-ar putea condensa pe planete formate în partea interioară, caldă a sistemului solar.

Pământul este, de asemenea, sărăcit în elemente moderate volatile, cum ar fi argintul.

"O mare întrebare cu privire la formarea Pământului este când a avut loc această epuizare", "Aici pot ajuta izotopii de argint”, afirmă co-autorul tezei Richard Carlson de la “Carnegie Institution for Science" din Washington, DC.

Argintul are doi izotopi stabili, dintre care unul, argint-107, a fost produs în sistemul solar timpuriu din dezintegrarea radioactivă rapidă a paladiului-107.

Paladiul-107 este atât de instabil încât aproape tot s-a degradat în primele 30 de milioane de ani de istorie a sistemului solar.

Argintul şi paladiul diferă în proprietăţile lor chimice. Argintul este cel mai volatil dintre cele două elemente, întrucât este mult mai probabil că paladiul să se alieze cu fierul.

Aceste diferenţe au permis cercetătorilor de la Carnegie - inclusiv autorului principal Maria Schönbächler (un fost cercetător post-doctorat de la Carnegie, în prezent la Universitatea din Manchester), Erik Hăuri, Maria Horan, şi Tim Mock - să utilizeze rapoartele izotopice din meteoriţi primitivi şi rocile din mantaua Pământului pentru a determina istoria elementelor volatile ale Pământului relativ la formarea miezului său de fier.

Alte dovezi din izotopii de hafniu şi de tungsten indică faptul că nucleul s-a format între 30 şi 100 de milioane de ani de la originea sistemului solar.

"Am descoperit că raporturile izotopului de argint în mantia de roci a Pământului se potrivesc exact cu cele ale meteoriţilor primitivi", spune Carlson.

"Dar aceşti meteoriţi au compoziţii foarte bogate în elemente volatile, spre deosebire de Pământ, care are elementele volatile epuizate."

Izotopii de argint au prezentat, de asemenea, un alt mister, sugerând că nucleul Pământului s-a format cu aproximativ 5 - 10 milioane de ani mai târziu decât sistemul solar, mult mai devreme decât datele indicate de izotopii de hafniu-tungsten.

Grupul a concluzionat că aceste observaţii contradictorii pot fi reconciliate dacă Pământul a acumulat la început material sărăcit volatil - până când a ajuns la aproximativ 85 la sută din masa finală, iar apoi a acumulat substanţe volatile bogate în ultimele etape de formare, aproximativ cu 26 milioane ani de la originea sistemului solar.

Adăugarea de substanţe volatile bogate ar putea avea loc într-un singur eveniment, poate o coliziune gigantică între proto-Pământ şi un obiect de mărimea planetei Marte, care să fi ejectat suficient material pe orbita Pământului, pentru a forma Luna, speculează cercetătorii.

Rezultatele studiului sprijină modelul vechi de 30 de ani de creştere planetară numit "acumulare eterogenă", care propune că blocurile de construcţii ale Pământului s-au schimbat în compoziţie în timp ce planeta acumulă.

Carlson adaugă că ar fi luat doar o cantitate mică de substanţe volatile bogate (similare cu meteoriţi primitivi) adăugată în timpul stadiilor avansate de acumulare ale Pământului pentru a lua în calcul toate volatile, inclusiv apa, astăzi pe Pământ.

Această teză a fost, de asemenea, sprijinită de "Carnegie Institution for Science".