Марс сформировался раньше Земли

Марс был полностью сформированной планетой всего через 20 миллионов лет после рождения Солнечной системы. Это быстрое формирование означает, что Красная Планета, вероятно, получила 100-миллионный отрыв от Земли с точки зрения пригодности для возникновения жизни, свидетельствуют новые исследования.

Геохимический анализ кристаллов минерального циркона, извлеченного из марсианских метеоритов, показывает, что Марс сформировал свою самую раннюю планетарную кору 4,547 миллиарда лет назад, сообщают ученые 27 июня в издании Nature. Это всего лишь через 20 миллионов лет после того, как диск газа вокруг Солнца породил планеты солнечной системы.

Возникновение самой внешней оболочки планеты, или коры, является заключительным этапом в формировании планет земного типа, таких как Марс, Земля, Венера и Меркурий.

Процесс начинается с аккреции частиц из протопланетного газового диска; в конечном итоге эти частицы образуют расплавленный материал, который образует горячий океан магмы. Когда океан магмы остывает и кристаллизуется, он образует плотное металлическое ядро, а затем внешнюю кору. Моделирование всего процесса предполагает, что это происходит на сроках от 30 миллионов до 100 миллионов лет.

Анализ марсианских цирконов, возглавляемый ученым Лаурой Бувье из Копенгагенского университета, предполагает, что кора Марса сформировалась гораздо быстрее. Группа проанализировала изотопы в семи кристаллах. Изотопы представляют собой формы элемента, которые имеют одинаковое количество протонов, но различное количество нейтронов и, следовательно, разные массы.

Некоторые изотопы нестабильны и радиоактивно распадаются на другие элементы по известным скоростям. Используя распад урана-235 до свинца-207 и урана-238 до свинца-206, Бувье и ее команда определили, что возраст цирконов составляет 4,476 млрд лет.

Затем команда перешла к другой радиоактивной изотопической системе распада, лютеций-176 — гафний-176, и обнаружила, что ранняя кора Марса еще старше. Цирконы, кристаллизующиеся из таких пород, должны были содержать гораздо больше гафния, чем исследователи обнаружели в их анализах. Исходя из количества присутствующего гафния и уровня распада лютеция-гафния, команда подсчитала, что первоначальная кора магмы должна была затвердеть около 4,547 млрд лет назад.

По прошествии некоторого времени, тяжелая бомбардировка астероидами частично расплавила эту кору, хотя воздействие не полностью повернуло ее обратно в океан магмы, считают исследователи. Цирконы, содержащие следы этой ранней коры, родились, когда около 4,476 миллиарда лет назад Марс снова остыл навсегда.

Быстрое охлаждение Марса накладывает ограничения на то, насколько массивной могла быть его атмосфера. Исходя из того, как быстро планета охлаждается и как солнце может влиять на атмосферу, исследователи могут оценить, сколько воды и углекислого газа могло бы быть выпущено океаном магмы, чтобы сформировать раннюю атмосферу. Но в случае с Марсом эта атмосфера была бы довольно тонкой, чтобы позволить такую ​​быструю потерю тепла, говорят исследователи.

Больше информации:

L.C. Bouvier et al. Evidence for extremely rapid magma ocean crystallization and crust formation on Mars. Nature. Vol. 558, June 27, 2018, p. 586. doi: 10.1038/s41586-018-0222-z.

L.T. Elkins-Tanton. Rapid formation of Mars. Nature. Vol. 558, June 27, 2018, p. 522. Doi: 10.1038/d41586-018-05496-0.