در یک مطالعه جدید، تیمی از دانشمندان ایالات متحده، آلمان، فرانسه و چین، ایزوتوپهای آهن نمونههای ماه، سنگهای زمینی و شهابسنگهایی که مخازن ایزوتوپی ممکن برای شکلگیری تئا و زمین نخستین را نشان میدهند، اندازهگیری کردند. آنها دریافتند که تمام مواد تشکیلدهنده تئا و بیشتر مواد تشکیلدهنده زمین از بخش داخلی منظومه شمسی نشأت گرفتهاند. محاسبات آنها نشان میدهد تئا احتمالاً در نقطهای نزدیکتر از زمین به خورشید شکل گرفته است.
پروفسور “تورستن کلاین” پژوهشگر موسسه ماکس پلانک برای پژوهشهای منظومه شمسی و نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: «ترکیب یک جرم، تمام تاریخچه شکلگیری آن، از جمله مکان منشأ آن را ثبت میکند. نسبتهایی که ایزوتوپهای فلزی خاص در یک جرم وجود دارد، اطلاعات بسیاری از آن میدهد.»
او ادامه داد: «ایزوتوپها، گونههای یک عنصر هستند که تنها در تعداد نوترونهای هسته اتمی خود تفاوت دارند و در نتیجه وزن متفاوتی دارند. در منظومه شمسی اولیه، ایزوتوپهای یک عنصر احتمالاً به طور یکنواخت توزیع نشده بودند؛ برای مثال، در لبه خارجی منظومه شمسی نسبت ایزوتوپها کمی متفاوت از نزدیکی خورشید بود. بنابراین، اطلاعات درباره منشأ بلوکهای سازنده اصلی یک جرم، در ترکیب ایزوتوپی آن ذخیره شده است.»
در این مطالعه، نویسندگان نسبت ایزوتوپهای مختلف آهن در سنگهای زمین و ماه را با دقت بیسابقهای اندازهگیری کردند. آنها ۱۵ نمونه سنگ زمینی و ۶ نمونه سنگ ماه که فضانوردان مأموریتهای آپولو به زمین آوردند، بررسی کردند.
نتیجه چندان شگفتانگیز نیست: همانطور که اندازهگیریهای پیشین نسبت ایزوتوپهای کروم، کلسیم، تیتانیوم و زیرکونیوم نشان داده بود، زمین و ماه از این نظر تفاوتی ندارند. با این حال، شباهت زیاد اجازه نمیدهد که نتیجهگیری مستقیمی درباره سیارۀ تئا داشته باشیم. سناریوهای برخورد ممکن، بسیار زیاد هستند.
اگرچه بیشتر مدلها فرض میکنند که ماه تقریباً به طور کامل از مواد تئا تشکیل شده، اما ممکن است بخش اعظم آن از گوشته اولیه زمین باشد یا سنگهای زمین و تئا به طور غیرقابل تفکیک مخلوط شده باشند. برای درک بهتر تئا، محققان از نوعی مهندسی معکوس سیارهای استفاده کردند.
بر اساس تناسبهای ایزوتوپی تطبیقی در سنگهای زمینی و ماه امروزی، محققان بررسی کردند که ترکیب و اندازههای تئا و ترکیب زمین نخستین چگونه میتوانست به این وضعیت نهایی منجر شود. در این مطالعه، دانشمندان نه تنها ایزوتوپهای آهن، بلکه کروم، مولیبدن و زیرکونیوم را نیز بررسی کردند. هر عنصر به بررسی فازهای مختلف شکلگیری سیارهای کمک میکند.
مدتها قبل از برخورد مخرب با تئا، نوعی فرآیند جداسازی داخلی در زمین نخستین اتفاق افتاده بود. با شکلگیری هسته آهنی، برخی عناصر مانند آهن و مولیبدن در هسته جمع شدند و بعدها عمدتاً از گوشته سنگی غایب شدند. آهن موجود در گوشته زمین امروزی، بنابراین، تنها میتواند پس از شکلگیری هسته و احتمالاً بر روی تئا منتقل شده باشد. عناصری مانند زیرکونیوم که در هسته فرو نرفتند، کل تاریخچه شکلگیری زمین را ثبت میکنند.
از میان ترکیبهای ریاضی ممکن برای تئا و زمین نخستین، برخی از نظر علمی غیرمحتمل هستند. پروفسور “تیمو هوپ” نویسنده اول این مطالعه و پژوهشگر دانشگاه شیکاگو و موسسه ماکس پلانک، گفت: «قانعکنندهترین سناریو این است که بیشتر بلوکهای سازنده زمین و تئا از بخش داخلی منظومه شمسی نشأت گرفتهاند. زمین و تئا احتمالاً همسایه یکدیگر بودهاند.»
وی افزود: «ترکیب زمین نخستین عمدتاً به عنوان مخلوطی از کلاسهای شناختهشده شهابسنگها قابل نمایش است، اما برای تئا اینطور نیست. کلاسهای مختلف شهابسنگ از مناطق مختلف منظومه شمسی بیرونی آمدهاند و به عنوان مواد مرجع برای بلوکهای سازنده زمین و تئا عمل میکنند.» «اما برای تئا، احتمالاً مواد ناشناختهای نیز در شکلگیری آن دخیل بودهاند. ما معتقدیم منشأ این مواد نزدیکتر به خورشید از زمین بوده است.» بنابراین، محاسبات نشان میدهد که تئا در نزدیکی خورشید شکل گرفته، حتی نزدیکتر از زمین.
