Een studie van het California Institute of Technology onthulde dat de vroege aarde gevormd is uit heet, droog materiaal, wat wijst op de latere komst van water tijdens de vorming van de aarde. Deze studie gebruikte magma uit verschillende lagen van het binnenste van de aarde en bood unieke inzichten in de vorming van de planeet.
Een nieuwe studie van het California Institute of Technology geeft aan dat de vroege aarde is gevormd uit heet, droog materiaal, wat betekent dat water laat in de vorming van de aarde arriveerde. Het onderzoek, dat bewijs levert van verschillende mantellagen, stelt dat belangrijke toevoegingen van vluchtige stoffen pas plaatsvonden tijdens de laatste vormingsfasen van de aarde, wat de theorieën over planeetvorming beïnvloedde.
Miljarden jaren geleden, in de gigantische schijf van stof, gas en rotsachtig materiaal die rond onze jonge zon cirkelde, combineerden steeds grotere lichamen zich om uiteindelijk de planeten, manen en asteroïden te creëren die we vandaag zien. Wetenschappers proberen nog steeds de processen te begrijpen waardoor planeten, inclusief de onze, werden gevormd.
Een manier waarop onderzoekers kunnen bestuderen hoe de aarde is gevormd, is door het magma te onderzoeken dat diep uit het binnenste van de planeet stroomt. De chemische kenmerken van deze monsters bevatten een verslag van wanneer en welke materialen samenkwamen om de aarde te vormen – vergelijkbaar met hoe fossielen ons aanwijzingen geven over het biologische verleden van de aarde.
Nu laat een studie van het California Institute of Technology zien dat de vroege aarde heet, droog materiaal ophoopte, wat suggereert dat het water van onze planeet – een belangrijk ingrediënt voor de ontwikkeling van leven – veel later in de formatie van de aarde moet zijn aangekomen.
De studie, waarbij een internationaal team van onderzoekers betrokken was, werd uitgevoerd in de laboratoria van François Tissot, assistent-professor geochemie en onderzoeker van het Heritage Medical Research Institute. en Yigang Zhang van de Chinese Academie van Wetenschappen. Een paper waarin het onderzoek wordt beschreven, is onlangs in het tijdschrift gepubliceerd De wetenschap gaat vooruit. Caltech-afgestudeerde student Wei Liu is de eerste auteur van het artikel.
Hoewel mensen niet naar het binnenste van onze planeet kunnen reizen, kunnen rotsen diep in de aarde op natuurlijke wijze hun weg naar de oppervlakte vinden in de vorm van lava. Het ouderlijke magma van deze lava’s kan afkomstig zijn van verschillende diepten in de aarde, zoals de bovenmantel, die ongeveer 15 kilometer (9 mijl) onder het oppervlak begint en zich uitstrekt over ongeveer 680 kilometer; of de onderste mantel, die zich uitstrekt van een diepte van 680 kilometer (425 mijl) helemaal tot aan de kern-mantelgrens op ongeveer 2.900 kilometer (1.800 mijl) onder onze voeten.
Net als het bemonsteren van verschillende lagen van een cake – glazuur, vulling en spons – kunnen wetenschappers magma bestuderen dat uit verschillende diepten komt om de verschillende “smaken” van de lagen van de aarde te begrijpen: de chemicaliën erin en hun verhoudingen ten opzichte van elkaar.
Omdat de vorming van de aarde niet onmiddellijk plaatsvond en in plaats daarvan de accumulatie van materiaal in de loop van de tijd betrof, geven monsters van de ondermantel en de bovenmantel verschillende aanwijzingen over wat er in de loop van de tijd gebeurde terwijl de aarde zich ophoopte. In de nieuwe studie ontdekte het team dat de vroege aarde voornamelijk bestond uit droog, rotsachtig materiaal: chemische handtekeningen van diep in de planeet toonden geen aanwezigheid van zogenaamde vluchtige stoffen, gemakkelijk verdampende stoffen zoals water en jodium.
Daarentegen onthulden monsters van de bovenmantel een groter aandeel vluchtige stoffen, drie keer zoveel als van de ondermantel. Op basis van deze chemische verhoudingen creëerde Liu een model dat aantoonde dat de aarde is samengesteld uit hete, droge rotsachtige materialen en dat een belangrijke toevoeging van vluchtige stoffen die essentieel zijn voor het leven, inclusief water, alleen plaatsvond tijdens de laatste 15 procent (of minder) van de vorming van de aarde.
De studie is een cruciale bijdrage aan theorieën over planetaire vorming, een veld dat de afgelopen decennia verschillende paradigmaverschuivingen heeft ondergaan en nog steeds wordt gekenmerkt door een krachtig wetenschappelijk debat. In deze context doet de nieuwe studie belangrijke voorspellingen voor de aard van de bouwstenen van de andere terrestrische planeten – Mercurius en Venus– die naar verwachting is gevormd uit vergelijkbare droge materialen.
“Ruimteverkenning naar exoplaneten is erg belangrijk omdat de waterige wereld waarschijnlijk de beste plek is om naar buitenaards leven te zoeken”, zegt Tissot. Maar het binnenste zonnestelsel mag niet worden vergeten. Er is al bijna 40 jaar geen missie geweest om het oppervlak van Venus aan te raken, en er is nog nooit een missie naar het oppervlak van Mercurius geweest. We moeten die werelden kunnen bestuderen om beter te begrijpen hoe terrestrische planeten zoals de aarde zijn ontstaan. “
Referentie: “I/Pu Earth onthult voornamelijk vluchtige planeten met een slecht contrast” door Weiyi Liu, Yigang Zhang en François. LH Tissot, Guillaume Avice, Zhilin Ye en Qing-Zhu Yin, 5 juli 2023, hier beschikbaar. De wetenschap gaat vooruit.
DOI: 10.1126/sciadv.adg9213
Naast Liu en Tissot zijn de co-auteurs Zhang van de Chinese Academie van Wetenschappen. Guillaume Avice van de City University of Paris, Institute of Physics in the World, Parijs; Qilin Ye van de Chinese Academie van Wetenschappen; en koning Chu Yin van de Universiteit van Californië, Davis. Financiering werd verstrekt door de Chinese Academie van Wetenschappen, de National Science Foundation, de Packard Fellowship of Science and Engineering, het Heritage Medical Research Institute en het California Institute of Technology.
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
