Damm från meteoriter som kraschade på jorden har avslöjat att jordens föregångare, känd som proto-Earth, bildade mycket snabbare än tidigare trott, konstaterar en ny studie.
En analys av detta meteoritdamm visade att proto-jorden bildades inom cirka 5 miljoner år, vilket är extremt snabbt, astronomiskt sett.
Sagt på ett annat sätt, om hela 4,6 miljarder år av solsystemets existens komprimeras till en 24-timmarsperiod, bildades proto-Earth på bara 1 minut och 30 sekunder, säger forskarna.
Den nya upptäckten bryter med den tidigare hållna idén som proto-Earth bildades när större och större planetariska kroppar slumpmässigt slängde in i varandra, en process som skulle ha tagit flera tiotals miljoner år, eller cirka 5 till 15 minuter i det fiktiva 24- timmars tidsskala.
Däremot håller den nya idén att planeter som bildas genom anslutning av kosmiskt damm, en process där damm lockar fler och fler partiklar genom tyngdkraften. "Vi börjar från damm, väsentligen", sa forskarledaren Martin Schiller i ett uttalande. Schiller är docent i geokemi vid Center for Star and Planet Formation (StarPlan) vid University of Copenhagen Globe Institute, i Danmark.
Med tillträde skulle partiklar av millimeterstorlek ha samlats, "regnar ner den växande kroppen och gör planeten på en gång", sa Schiller.
Schiller och hans kollegor gjorde upptäckten genom att studera järnisotoper, eller olika versioner av elementet järn, i meteoritdamm. Efter att ha tittat på järnisotoper i olika typer av meteoriter insåg de att endast en typ hade en järnprofil som liknade jordens: CI-kondriterna, som är steniga meteoriter. ("C" står för kolhaltigt och "jag" står för Ivuna, en plats i Tanzania där vissa CI-meteoriter finns.)
Dammet i dessa CI-kondriter är den bästa tillnärmningen där ute för solsystemets totala sammansättning, sade forskarna. I solsystemets tidiga dagar sammanfogades damm som detta med gas och båda trattades in i en skyddsskiva som kretsade kring den växande solen.
Under loppet av 5 miljoner år bildades solsystemets planeter. Enligt den nya studien bildades också proto-Earth's järnkärna under denna tid, och ryckte upp tillhörande järn från proto-planetens mantel. Så småningom blev denna prototypplanet jorden som vi känner idag.
Meddelande från Mars
Meteoriter från Mars berättar för forskare att i början var sammansättningen av järnisotoper i materialet som utgör jorden annorlunda än de var senare. Detta hände sannolikt på grund av att värme från den unga växande solen förändrade dem, säger forskarna.
Efter att det gått några hundra tusen år blev området där jorden bildades kallt nog för oupphettat CI-damm som kom längre bort för att bli en del av proto-Earths ackretionsskiva.
Med tanke på att järn från detta långt borta damm finns i jordens mantel idag, är det meningsfullt att "det mesta av det tidigare järnet redan togs bort i kärnan", sa Schiller. "Det är därför kärnbildningen måste ha hänt tidigt."
Den andra idén - att jorden bildades när planetkroppar slumpmässigt kolliderade med varandra - håller inte, sade han. "Om jordbildning var en slumpmässig process där du bara krossade kroppar ihop, skulle du aldrig kunna jämföra järnkompositionen på jorden med bara en typ av meteorit," sa Schiller. "Du skulle få en blandning av allt."
Det nya fyndet kan också gälla andra planeter i universum, konstaterade forskarna. I huvudsak betyder detta att andra planeter kan växa mycket snabbare än tidigare insett. Faktum är att det redan finns bevis för att detta sannolikt är fallet, enligt uppgifter om tusentals exoplaneter i andra galaxer, säger studien medforskare Martin Bizzarro, professor vid StarPlan.
"Nu vet vi att planetbildning sker överallt," sade Bizzarro i uttalandet. "När vi förstår dessa mekanismer i vårt eget solsystem kan vi göra liknande slutsatser om andra planetsystem i galaxen."
Denna process kan till och med förklara när och hur ofta vattnet anbringas under planetbildning.
"Om teorin om tidig planetisk ackretion verkligen är korrekt, är vatten troligen bara en biprodukt av bildandet av en planet som jorden," sade Bizzarro. "Att göra ingredienserna i livet, som vi känner det, är mer sannolikt att hitta någon annanstans i universum."
