Земля и Марс сформировались в пределах одной звездной системы, однако их эволюционные пути и механизмы роста оказались кардинально противоположными. В недавнем исследовании, опубликованном в авторитетном научном издании Nature Astronomy, ученые представили детальный анализ того, как именно зарождались каменистые миры нашей системы. Долгое время в научном сообществе велись ожесточенные споры о том, что преобладало в раннем космосе: спокойное поглощение мелких космических зерен или разрушительные столкновения крупных планетезималей.

Две гипотезы формирования планет

Традиционно астрофизики рассматривали два сценария аккреции планет. Первый предполагал постепенное и мирное накопление мелкой «гальки», дрейфовавшей в протопланетном диске. Второй сценарий основывался на динамичных и агрессивных столкновениях массивных обломков. Новейшее компьютерное моделирование показало, что оба процесса действительно происходили параллельно, но пропорции их участия в формировании Земли и Марса различаются радикально.

Роль летучих элементов и тепловое испарение

Ключом к разгадке стали особенности химического состава мантии обеих планет. Исследователи зафиксировали заметный дефицит умеренно летучих элементов по сравнению с солнечным составом. Оказалось, что при поглощении мелкой гальки растущая протопланета удерживала временную газовую оболочку. Выделяемое тепло приводило к испарению летучих фракций, которые уносились обратно в диск потоками газа, тогда как тяжелые минералы оставались, формируя твердое ядро.

Противоречивые данные

Стоит отметить, что ранние теоретические выкладки строились преимущественно на гипотезе исключительно ударного формирования планет за счет хаотичных столкновений крупных тел. В то же время новейшие байесовские модели доказывают критическую важность аккреции гальки, что порождает дискуссии о точной хронологии и скоростях аккреционных процессов в молодой Солнечной системе, оставляя пространство для пересмотра классических моделей.

Различные сценарии для Земли и Марса

Применив статистическое моделирование, ученые выяснили, что около 75% массы Земли сформировалось из объектов, росших за счет гальки (прото-Земля и крупный импактор, породивший Луну), и лишь 25% — из планетезималей. У Марса ситуация выглядит иначе: около 73% его массы собрано из планетезималей, подобных астероиду Веста, и лишь 27% — из гальки. Вероятно, ранняя миграция орбиты Красной планеты помешала ей эффективно поглощать мелкую субстанцию.