Hvorfor har planeter som Jorda og Mars, og asteroiden Vesta – som er den nest største asteroiden i asteroidebeltet mellom Mars og Jupiter – ikke samme kjemiske sammensetning, når de er dannet ut fra samme byggemateriale i den protoplanetariske skiven rundt Sola?
Dette interessante spørsmålet kom Martin Schiller og Martin Bizzarro fra Center for Stjerne- og Planetdannelse (Starplan) på Københavns Universitet med en ny forklaring på i en artikkel i Nature i mars.
Det er innsikt som har betydning for forståelsen av hvordan hele solsystemet er dannet.
Forskerne undersøkte den kjemiske sammensetningen av 26 forskjellige meteoritter med opprinnelse ulike steder i solsystemet. De fokuserte særlig på forholdet mellom de to kalsiumisotopene 48Ca og 44Ca, som de uttrykker ved et tall μ48Ca, som er null for Jorda. Det tilsvarende tallet for Mars er ca. -20 ppm (parts per million); for Vesta er det -100 ppm.
Forskjellen i størrelse avgjør
Man kunne umiddelbart tro at dette har noe å gjøre med avstanden deres til Sola, men Schiller og Bizzarro forklarer at årsaken må finnes i størrelsesforskjellen på dem. Jordas diameter er nesten 13.000 kilometer, mens den for Mars er knappe 7.000 kilometer. Vesta, som ikke er helt rund, har en diameter på cirka 500 kilometer.
I den indre delen av den protoplanetariske skiven som var igjen etter at Sola ble dannet, var μ48Ca-tallet lite (cirka -150 ppm). De første legemene ble dannet ved å samle opp materiale med dette forholdet.
Da de hadde nådd en størrelse på cirka 200 kilometer, begynte den indre skiven samtidig å bli fôret med små steinkorn fra den ytre delen av skiven, hvor μ48Ca var omkring 200 ppm. Det er den verdien man finner i meteoritter dannet utenfor Jupiters bane.
Dermed økte den gjennomsnittlige verdien av μ48Ca i det indre solsystemet, slik at jo større et legeme ble, desto høyere ble denne verdien. Legemet er ferdig dannet når det av en eller annen grunn kommer i en skjev bane i forhold til den protoplanetariske skiven og dermed ikke kan samle opp mer materiale.
Dermed blir verdien også et mål for når legemet er ferdig dannet. Da den protoplanetariske skiven etter cirka fem millioner år hadde forsvunnet, stanset denne prosessen.
Dette skjedde før Jorda og Månen ble dannet. Det skjedde senere ved et sammenstøt. I Schiller og Bizzarros modell må dette ha omfattet to protoplaneter; hver med cirka halvparten av Jordas masse – og ikke ved et sammenstøt mellom Jorda og en protoplanet på størrelse med Mars, som mange ellers antar er tilfelle.
Månen, med en masse som bare er en drøy prosent av Jordas, vil under et slikt sammenstøt for det meste bestå av materiale fra den mindre protoplaneten. Det vil innebære at μ48Ca i Månen skulle være forskjellig fra Jorda, men det er ikke tilfelle.
Fremdeles mye å lære
Alessandro Morbidelli fra Observatoire de la Côte d’Azur i Nice skrev i en kommentar i Nature at denne modellen for planetdannelse er markant annerledes enn to andre nylige forklaringer, hvorav den ene er fra Morbidelli selv.
Han konkluderer likevel med at den brikken som Schiller og Bizzarro har levert, gjør at puslespillet begynner å se ferdig ut, men det mangler fremdeles enkelte avgjørende brikker.
Et tilbakeblikk på året viser at Martin Bizzarro også sto i spissen for et forskningsprosjekt der Laura C. Bouvier og Maria M. Costa fra Starplan på bakgrunn av analyser av en meteoritt fra Mars, som ble funnet i Sahara i 2011, kunne vise at den røde planeten dannet sin første skorpe bare 20 millioner år etter dannelsen av solsystemet.
Det er 130 millioner år før dannelsen av Jordas skorpe, og derfor kan det muligens ha vært liv på Mars lenge før det fantes på Jorda.
Det er fremdeles mye å lære om solsystemets tidligste tid, og planetforskerne på Københavns Universitet er ledende internasjonalt når det gjelder å levere denne typen kunnskap.
Artikkelen ble opprinnelig publisert på Ing.dk.
- Skrev romfartshistorie: Nasa-sonde passerte det fjerneste objektet vi har besøkt i solsystemet vårt
