Narodziny układów planetarnych
Zgodnie ze wspomnianymi, obecnymi modelami, planety powstają z gwiezdnych resztek. Gwiazdy rodzą się z gęstych węzłów w obłokach gazu molekularnego unoszących się w przestrzeni. W odpowiednich warunkach jeden z takich węzłów zapada się pod wpływem własnej grawitacji i zaczyna się obracać. Gdy ten rotuje, otaczająca go materia spłaszcza się w dysk, który niczym nitka na szpulce zwija się w gwiazdę, napędzając jej wzrost. Kiedy proces powstawania gwiazdy dobiega ku końcowi, wszystko, co pozostaje w jej otoczeniu, staje się dyskiem protoplanetarnym. Ziarna pyłu w tym dysku z czasem łączą się w odpowiednio duże kępy, które dają początek planetom, asteroidom, kometom, księżycom, planetom karłowatym i nie tylko.
W kosmosie widzieliśmy niejeden młody układ planetarny, który formował się zgodnie z opisanym wyżej procesem. Dostępne dowody sugerują na dodatek, że w ten sam sposób powstał Układ Słoneczny, jakieś 4,6 miliarda lat temu. Naukowcy mają jednak problem z dojściem do tego, jak i kiedy pewne pierwiastki stały się częścią planet.
Historia planety a jej skład
Zgodnie z obecnymi założeniami, gazy lotne są wychwytywane przez stopioną tworzącą się planetę z mgławicy słonecznej. Jako że na tym etapie planeta jest niesamowicie gorąca, gazy te są dosłownie wciągane przez globalny ocean magmy. Gdy później płaszcz stopniowo się ochładza, gazy są częściowo oddawane do jej atmosfery. Jeszcze później kolejne gazy lotne na planetę dostarczają meteoryty.
W związku z tym wszystkim wnętrze planety powinno odzwierciedlać skład mgławicy słonecznej, a jej atmosfera głównie wkład w zawartość gazu dokonany przez meteoryty. Te dwa źródła możemy odróżniać od siebie, analizując zawartość izotopów gazów szlachetnych, a zwłaszcza kryptonu.
Istotny jest fakt, że Mars uformował się i zastygł stosunkowo szybko, bo w ciągu około 4 milionów lat. Dla porównania Ziemia potrzebowała na to wszystko 100 milionów lat. Dlatego Mars jest w zasadzie bardzo dobrą bazą danych o tych bardzo wczesnych etapach powstawania planet. Rzecz jasna, do tej bazy danych jakoś trzeba uzyskać dostęp. Ten gwarantuje między innymi pochodzący z Marsa meteoryt Chassigny.
Zaskakujące wyniki badań
Zawartość gazów szlachetnych w meteorycie Chassigny różni się od ich zawartości w marsjańskiej atmosferze, co sugeruje, że ten kawałek skały oderwał się od marsjańskiego płaszcza i reprezentuje skład wnętrza planety, a tym samym mgławicy słonecznej. Niemniej, prowadzenie pomiarów stężenia kryptonu jest dość trudne, a więc dokładne stosunki jego izotopów w meteorycie nie były znane, aż do teraz. Do teraz, bo naukowcy z UC Davis zdołali dokonać precyzyjnego pomiaru kryptonu z pomocą nowej techniki.
Dzięki nowym badaniom okazało się, że proporcje izotopów kryptonu w meteorycie Chassigny są bardzo zbliżone do proporcji występujących w chondrytach i zgoła inne niż ich proporcje w atmosferze Marsa. Sugeruje to, że meteoryty zaczęły dostarczać substancje lotne na Marsa znacznie wcześniej, niż sądzono, zanim mgławica słoneczna została rozproszona przez promieniowanie słoneczne. Wygląda też zatem na to, że Mars otrzymał atmosferę z mgławicy słonecznej dopiero po tym, gdy jego globalny ocean magmy zastygł. W przeciwnym razie zawartość gazów szlachetnych w dzisiejszej atmosferze i we wnętrzu Marsa byłaby do siebie znacznie bardziej zbliżona, niż jest.
W związku z nowymi odkryciami naukowcy mają pewną zagwozdkę do rozwiązania. Otóż, gdy promieniowanie słoneczne rozproszyło pozostałości mgławicy słonecznej, powinno było też rozproszyć mgławicową atmosferę Marsa. Jeśli tak było, krypton obecny w dzisiejszej atmosferze Marsa musiał się gdzieś zachować, by potem został uwolniony – być może, jak sugerują badacze, w polarnych czapach lodowych. Aby takie czapy były jednak obecne, Mars zaraz po swoim powstaniu musiałby być bardzo chłodny. Czy taki był w rzeczywistości? Na to pytanie naukowcy muszą znaleźć odpowiedź.
Źródło: UC Davis, fot. tyt. NASA