Historie ze starobylých skal: Jak nám izotopy draslíku napovídají o vzniku Země
Ve skalách, které patří k nejstarším známým naší planety, vědci objevili jemné stopy dávné nerovnováhy izotopů draslíku. Tyto neobyčejně vzácné chemické signatury naznačují, že malé množství materiálu z proto-Země — mladé, primitivní verze naší planety staré 4,5 miliardy let — mohlo přežít katastrofální událost, jakou bylo obrovské nárazu tělesa velikosti Marsu. Tato kolize vedla ke vzniku současné Země a pravděpodobně i Měsíce.
Vznik sluneční soustavy
Přibližně před 4,6 miliardy let byla mladá sluneční soustava vířícími oblaky plynu a prachu. Z tohoto materiálu nejprve vznikala malá skalní tělesa, jako jsou meteority, a následně stále větší protoplanety, mezi nimi i proto-Země — svět roztavených skal a intenzivního vulkanismu. Asi po 100 milionů let došlo k srážce s masivním tělesem, které přetavilo a promíchalo značnou část mladé planety. Po léta se mělo za to, že tato událost zcela vymazala jakékoli stopy dřívější chemické skladby Země.
Nečekané překvapení ve starobylých skalách
Tým vědců z MIT zpochybnil tento názor poté, co objevil netypické poměry izotopů draslíku ve vzorcích hornin pocházejících z Grónska, Kanady a Havaje. Nejvíce fascinujícím byl zřejmý nedostatek izotopu draslíku-40, který byl podstatně vyšší než v většině moderních horninových materiálů. Tento izotopový signál nemůže být snadno vysvětlen známými geologickými procesy. Jak zdůrazňuje vedoucí výzkumu Nicole Nie, „to může být první přímý důkaz o zachování materiálů proto-Země.”
Izotopy draslíku — chemická stopa starých časů
Draslík se přirozeně vyskytuje ve třech izotopech: K-39, K-40 a K-41, přičemž K-39 a K-41 dominují v moderních zemských materiálech, zatímco izotop K-40 tvoří velmi malou část celkového množství. Meteority — zbytky materiálů, které tvořily planety — vykazují větší rozmanitost poměrů těchto izotopů. Předchozí studie týmu MIT ukázaly, že izotopy draslíku mohou sloužit jako ukazatel původu materiálů z různých regionů mladé sluneční soustavy. Proto bylo objevování anomálií draslíku ve starodávných skalách Země tak významné, protože okamžitě naznačilo, že jejich zdroj sahá až do doby před obrovským střetem.
Moderní techniky, prastaré vzorky
Aby ověřili svá zjištění, vědci rozpuštěli vzorky hornin, izolovali z nich draslík a změřili poměry izotopů pomocí precizního hmotnostního spektrometru. Výsledky ukázaly, že horniny obsahovaly ještě méně draslíku-40, než by odpovídalo typickému složení moderní Země. To znamená, že mohly zachovat fragment primitivního materiálu, který nebyl zcela promíchán s ostatními částmi planety během její bouřlivé evoluce.
Simulace odkrývají minulost Země
Naučnici porovnali data z meteoritů a provedli pokročilé počítačové simulace, modelující jak srážky protoplanet, tak pozdější geologické procesy, jako je míchání pláště nebo ohřívání nitra Země. Výsledky ukázaly, že pozorovaný nedostatek K-40 odpovídá tomu, co bychom očekávali, pokud by část primitivního materiálu přežila obrovské srážky a byla později pouze částečně modifikována.
Kde jsou chybějící meteority?
Co je obzvláště zajímavé, izotopová signatura objevených vzorků přesně neodpovídá žádné z dosud známých skupin meteoritů. To může naznačovat, že část primitivních materiálů, z nichž byla proto-Země složena, nepřežila do současnosti, nebo nebyla dosud nalezena. Jak shrnuje Nicole Nie, „současná sbírka meteoritů není kompletní — stále zbývá mnoho ke zkoumání ohledně původu Země.”
