لقد حدد باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بقايا كيميائية للشكل الأولي الأقدم للأرض، محفوظة بعمق داخل مغطى الكوكب. يكشف الاكتشاف عن عدم توازن في نظائر البوتاسيوم الذي يشير إلى مواد منذ 4.5 مليار سنة، نجت من تصادم كارثي. يتحدى هذا الاكتشاف الافتراضات حول تاريخ تشكل الأرض.
قبل نحو 4.5 مليار سنة، نشأ النظام الشمسي من سحابة دوامة من الغاز والغبار، مما شكل نيزكيات تجمعت لتشكل الأرض الأولية، عالم مذاب. بعد أقل من 100 مليون سنة، اصطدم جسم بحجم المريخ به في تصادم عملاق، مذيبًا الداخل وغيرًا كيميائه، والتي اعتقد العلماء منذ زمن طويل أنها محت كل آثار أصلية.
قاد فريق بقيادة نيكول ني، أستاذة مساعدة في تطوير المهنة بول إم. كوك في علوم الأرض والكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، هذا الرأي. نشر في 14 أكتوبر في Nature Geoscience، قام دراستهم بتحليل عينات صخور قديمة من جرينلاند وكندا —بعض الصخور المحفوظة الأقدم— وعينات حمم بركانية من هاواي، التي تنشأ من المغطى، الطبقة الأسمك للأرض بين القشرة والنواة.
كشف الباحثون عن نقص في نظائر البوتاسيوم-40، مختلف عن المواد الأرضية النموذجية. "هذا ربما أول دليل مباشر على أننا حفظنا مواد الأرض الأولية"، قالت ني. "نرى قطعة من الأرض القديمة جدًا، حتى قبل التصادم العملاق. هذا مذهل لأننا نتوقع أن تُمحى هذه التوقيع المبكر ببطء من خلال تطور الأرض."
للتأكيد، ذاب الفريق العينات في حمض، عزل البوتاسيوم، وقاس النظائر باستخدام مطياف كتلة. محاكاة للتصادم العملاق والضربات اللاحقة للنيزكيات، باستخدام بيانات من النيزكيات المعروفة، أظهرت أن النقص يتطابق مع مادة الأرض الأولية غير المعدلة. لا يتطابق التوقيع بدقة مع أي نيزكيات مجمعة، مما يشير إلى مكونات بناء غير مكتشفة للأرض.
يشمل المؤلفون المشاركون دا وانغ من جامعة تشينغدو للتكنولوجيا في الصين، ستيفن شيري وريتشارد كارلسون من مؤسسة كارنيجي للعلوم في واشنطن العاصمة، برادلي بيترز من ETH زيوريخ في سويسرا، وجيمس داي من مؤسسة سكريبس لعلم المحيطات في كاليفورنيا. دعم العمل من قبل ناسا ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
"كان العلماء يحاولون فهم التركيب الكيميائي الأصلي للأرض من خلال دمج تركيبات مجموعات مختلفة من النيزكيات"، لاحظت ني. "لكن دراستنا تظهر أن جرد النيزكيات الحالي غير كامل، وهناك الكثير لنتعلمه عن أصل كوكبنا."