Земля та Марс сформувалися в межах однієї зоряної системи, проте їхні еволюційні шляхи та механізми зростання виявилися кардинально протилежними. У недавньому дослідженні, опублікованому в авторитетному науковому виданні Nature Astronomy, вчені представили детальний аналіз того, як саме зароджувалися кам'янисті світи нашої системи. Довгий час у науковому середовищі точилися запеклі суперечки про те, що переважало в ранньому космосі: спокійне поглинання дрібних космічних зерен чи руйнівні зіткнення великих планетезималей.

Дві гіпотези формування планет

Традиційно астрофізики розглядали два сценарії аккреції планет. Перший передбачав поступове й мирне накопичення дрібної «гальки», що дрейфувала в протопланетному диску. Другий сценарій ґрунтувався на динамічних та агресивних зіткненнях масивних уламків. Новітнє комп'ютерне моделювання показало, що обидва процеси дійсно відбувалися паралельно, але пропорції їхньої участі у формуванні Землі та Марса відрізняються радикально.

Роль летючих елементів та теплове випаровування

Ключем до розгадки стали особливості хімічного складу мантії обох планет. Дослідники зафіксували помітний дефіцит помірно летючих елементів порівняно із сонячним складом. Виявилося, що під час поглинання дрібної гальки зростаюча протопланета утримувала тимчасову газову оболонку. Виділюване тепло призводило до випаровування летючих фракцій, які відносилися назад у диск потоками газу, тоді як важкі мінерали залишалися, формуючи тверде ядро.

Суперечливі дані

Варто зазначити, що ранні теоретичні викладки будувалися переважно на гіпотезі виключно ударного формування планет за рахунок хаотичних зіткнень великих тіл. Водночас новітні баєсівські моделі доводять критичну важливість аккреції гальки, що породжує дискусії про точну хронологію та швидкості аккреційних процесів у молодій Сонячній системі, залишаючи простір для перегляду класичних моделей.

Різні сценарії для Землі та Марса

Застосувавши статистичне моделювання, вчені з'ясували, що близько 75% маси Землі сформувалося з об'єктів, що зросли за рахунок гальки (прото-Земля та великий імпактор, що породив Місяць), і лише 25% — з планетезималей. У Марса ситуація виглядає інакше: близько 73% його маси зібрано з планетезималей, подібних до астероиду Веста, і лише 27% — з гальки. Ймовірно, ранняя міграція орбіти Червоної планети завадила їй ефективно поглинати дрібну субстанцію.