Forskere fra Københavns Universitet har ved hjælp af jernisotoper påvist, at vores planet oprindeligt blev formet langt hurtigere end hidtil antaget. Opdagelsen giver ny viden om både planetdannelse og sandsynligheden for vand og liv andre steder i universet.

De ser ikke ud af meget, men CI-chondritter – små, skrøbelige meteoritter som her på billedet – menes at være det nærmeste, man kommer på hovedparten af materialet i vores solsystem.

Forløberen for vores planet, proto-Jorden, blev dannet inden for omegnen af fem millioner år. Det viser et nyt studie fra Centre for Star and Planet Formation (StarPlan) ved Globe Institute på Københavns Universitet.

I astronomisk skala er det ekstraordinært hurtigt, forklarer forskerne bag.

Vi starter grundlæggende fra støv. Millimetersmå objekter, som alle samler sig, regner ned på den voksende masse og skaber planeten i ét hug.Lektor Martin Schiller

Sammenligner man solsystemets anslåede 4,6 milliarder leveår med et døgn, svarer de nye resultater til, at proto-Jorden blev formet på omkring halvandet minut.

Dermed bryder resultaterne fra StarPlan med den traditionelle teori, om at proto-Jorden blev formet gennem tilfældige sammenstød af større og større himmellegemer igennem adskilligt flere millioner af år – svarende til cirka 5-15 minutter ud af førnævnte fiktive skabelsesdøgn.

I stedet støtter resultaterne en nyere, alternativ teori om planeters dannelse gennem akkumulering af kosmisk støv. Det forklarer studiets hovedforfatter, lektor Martin Schiller:

Lektor Martin Schiller fra StarPlan
Lektor Martin Schiller fra StarPlan.

”Den anden idé er, at vi grundlæggende starter fra støv. Millimetersmå objekter, som alle samler sig, regner ned på den voksende masse og skaber planeten i ét hug,” siger han og tilføjer:

“Ikke alene er betydningen af den hurtige dannelse af Jorden interessant for vores solsystem. Den er også interessant i forhold til at vurdere sandsynligheden for planeters dannelse andre steder i galaksen.”

Solsystemets grundmateriale

Nøglen til den nye opdagelse kom i form af de hidtil mest nøjagtige målinger af jernisotoper, som er blevet videnskabeligt publiceret.

Ved at undersøge det metalliske grundstofs isotopiske blandingsforhold i forskellige meteoritter, fandt forskere kun ét meteorisk materiale med en sammensætning som Jordens: De såkaldte CI-chondritter.

En lille kolbe med skrøbelige CI-chondritter
En lille kolbe med den skrøbelige meteorit-type CI-chondrit.

Af forskerne bag studiet betegnes støvet i denne skrøbelige form for meteorit som det nærmeste, man kommer på selve solsystemets grundmateriale. Det var støv som dette, der kombineret med gasarter formede en skive af materiale, som samledes til vores allernærmeste stjerne, Solen.

Denne proces varede i omegnen af fem millioner år, hvor også planeterne blev dannet af overskydende materiale fra den førnævnte kosmiske skive. I samme periode, mener forskerne nu, at proto-Jordens jernholdige kerne blev dannet ved at trække det metalliske grundstof fra klodens såkaldte kappe ind imod dens centrum.

To forskellige jernsammensætninger

Andre meteoritter, for eksempel fra Mars, viser, at den isotopiske komposition af jern var anderledes i denne, tidlige periode. Dermed var også materialet i den voksende jordklode forskellig fra senere perioder. Sandsynligvis på grund af termisk forarbejdning af det kosmiske støv, som var tættest på den unge sol, forklarer forskerne fra StarPlan.

Hvis teorien om tidlig planetarisk akkumulation og dannelse vitterligt er korrekt, er vand formentlig blot et biprodukt fra skabelsen af en planet.Professor Martin Bizzarro

Efter solsystemets første få hundrede tusind år blev det imidlertid koldt nok til, at uforarbejdet CI-støv fra fjernere dele af solsystemet kunne bevæge sig ind i det område, hvor proto-Jorden kunne suge støvet til sig. ”Dette tilføjede CI-støv overskrev så at sige jernkompositionen i klodens kappe, hvilket kun ville være muligt, hvis det meste af det eksisterende jern allerede var trukket ind mod kernen. Derfor må kernedannelsen netop være sket tidligt,” forklarer Martin Schiller.

”Hvis Jordens dannelse var en tilfældig proces, hvor himmellegemer bare stødte sammen på må og få, ville man aldrig kunne sammenligne Jordens jernsammensætning med kun én type meteorit. Man ville få en blanding af alt muligt,” tilføjer han.

Flere planeter, mere vand, måske mere liv

Med forskernes bevis for teorien om planeters dannelse gennem akkumulering af kosmisk støv mener de, at samme proces kan ske andre steder i universet.

Professor Martin Bizzarro fremviser metoritprøver.
Professor Martin Bizzarro fra StarPlan fremviser forskellige typer meteoritter.

Det betyder, at også andre planeter sandsynligvis vil kunne opstå langt hurtigere, end hvis de udelukkende dannes på baggrund af tilfældige sammenstød mellem objekter i rummet.

Teorien gør det mere sandsynligt at finde ingredienserne på liv, som vi kender det, andre steder i universet.Professor Martin Bizzarro

Den antagelse bekræftes af de tusinder af exoplaneter – planeter i andre galakser – som astronomer har opdaget siden midt-halvfemserne, forklarer centerleder og medforfatter til studiet, professor Martin Bizzarro:

”Nu ved vi, at der dannes planeter overalt. At vi har at gøre med generiske mekanismer, der fungerer og skaber planetariske systemer. Når vi forstår disse mekanismer i vores eget solsystem, har vi mulighed for at drage lignende konklusioner om andre planetariske systemer i galaksen. Herunder på hvilket tidspunkt og hvor hyppigt vand akkumuleres,” siger han og tilføjer:

”Hvis teorien om tidlig planetarisk akkumulation og dannelse vitterligt er korrekt, er vand formentlig blot et biprodukt fra skabelsen af en planet som Jorden – hvilket gør det mere sandsynligt at finde ingredienserne på liv, som vi kender det, andre steder i universet.”

 —

Læs forskningsartiklen i Science Advances: ”Iron isotope evidence for very rapid accretion and differentiation of the proto-Earth”

Studiet er blevet til med støtte fra Danmarks Grundforskningsfond og European Research Council.

StarPlan kuraterer frem til den 30. august 2020 særudstillingen “Meteoritter – en rejse gennem tid og rum” på Statens Naturhistoriske Museum. Her kan man opleve forskellige meteoritter, blandt andet CI-chondritter.

Leave a Reply