دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) در پژوهشی جدید که در نشریه Nature Geosciences منتشر شده، موفق شده‌اند نخستین بقایای قابل‌تشخیص از مواد اولیه «پروتو زمین» را شناسایی کنند، سیاره‌ای که حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش شکل گرفت و بعدها در اثر برخوردی عظیم با جرمی هم‌اندازه مریخ، دگرگون شد و زمین امروزی را پدید آورد. این کشف از طریق بررسی ناهنجاری ایزوتوپی پتاسیم در سنگ‌های بسیار قدیمی صورت گرفته و پنجره‌ای تازه به دوران آغازین تکامل سیاره ما گشوده است.
پیش از زمین، سیاره‌ای به نام «پروتو زمین» وجود داشت، توده‌ای سنگی و ابتدایی که حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش شکل گرفت. این سیاره تفاوت زیادی با زمین امروزی داشت و سطح آن از گدازه و سنگ پوشیده بود. با وجود پتانسیل بالا، این مرحله مذاب دوام چندانی نداشت. کمتر از ۱۰۰ میلیون سال پس از شکل‌گیری، جرمی هم‌اندازه مریخ با پروتو زمین برخورد کرد و به‌طور خشونت‌آمیزی مسیر تکامل آن را متوقف ساخت. این برخورد نه‌تنها باعث پرتاب موادی شد که بعدها ماه را شکل داد، بلکه ترکیب شیمیایی سیاره را نیز به‌طور دائمی تغییر داد. تا پیش از این، تصور می‌شد تمام نشانه‌های پروتو زمین از بین رفته‌اند.
اما حالا، در مطالعه‌ای جدید که در نشریه Nature Geosciences منتشر شده، تیمی از پژوهشگران MIT ادعا کرده‌اند که نخستین بقایای قابل‌تشخیص از مواد اولیه پروتو زمین را کشف کرده‌اند. این کشف، پیوندی ملموس با دوران گمشده‌ای از تکامل سیاره ما برقرار می‌کند. به‌گفته نویسندگان، این پیشرفت از طریق شناسایی یک «ناهنجاری شیمیایی» منحصر‌به‌فرد در نمونه‌هایی از سنگ‌های بسیار قدیمی و عمیق حاصل شده است.
نیکول نی (Nicole Nie)، استاد زمین‌شناسی و علوم سیاره‌ای در MIT و نویسنده همکار این پژوهش، در بیانیه‌ای اعلام کرده: «این شاید نخستین شواهد مستقیم باشد که نشان می‌دهد مواد پروتو زمین حفظ شده‌اند. ما بخشی از زمین بسیار باستانی را حتی پیش از برخورد عظیم می‌بینیم. این فوق‌العاده است، چون انتظار می‌رفت این امضای اولیه به‌تدریج در طول تکامل زمین محو شود.»
کلید این کشف نه از زیر زمین، بلکه از آسمان آمده است: شهاب‌سنگ‌ها. از سال ۲۰۲۳، تیم پژوهشی نیکول نی شروع به بررسی ترکیب شیمیایی شهاب‌سنگ‌هایی از سراسر جهان کرده‌اند. هر شهاب‌سنگ مانند کپسولی زمانی از نقطه‌ای خاص در تاریخ ۴.۶ میلیارد ساله منظومه شمسی عمل می‌کند. ترکیب این نمونه‌ها با سنین مختلف، نوعی خط زمانی از تکامل منظومه شمسی را شکل می‌دهد.
پیشرفت جالب زمانی رخ داد که پژوهشگران ترکیب شیمیایی نمونه‌های شهاب‌سنگ را با نمونه‌های زمینی مقایسه کردند. در این تحلیل، شهاب‌سنگ‌ها ناهنجاری ایزوتوپی پتاسیم نشان دادند، به‌عبارت ساده‌تر، نسبت غیرمعمولی از ایزوتوپ‌های مختلف پتاسیم شکل گرفت.
در زمین امروزی، ایزوتوپ‌های غالب پتاسیم شامل پتاسیم-۳۹ و پتاسیم-۴۱ هستند، در حالی که ایزوتوپ پتاسیم-۴۰ سهم بسیار ناچیزی دارد. اما در شهاب‌سنگ‌ها، نسبت ایزوتوپ‌های پتاسیم با نمونه‌های زمینی تطابق نداشت، که نشان می‌دهد سنگ‌هایی با همین ناهنجاری پتاسیمی، پیش از شکل‌گیری ترکیب فعلی زمین وجود داشته‌اند.
نیکول نی در ادامه توضیح داده: «در آن پژوهش، دریافتیم که شهاب‌سنگ‌های مختلف امضای ایزوتوپی پتاسیم متفاوتی دارند و این یعنی پتاسیم می‌تواند به‌عنوان ردیاب اجزای سازنده زمین استفاده شود.»
با این سرنخ، پژوهشگران شروع به بررسی برخی از قدیمی‌ترین نمونه‌های سنگی شناخته‌شده در جهان کردند تا امضای پتاسیمی مشابهی بیابند و موفق شدند. برخی از نمونه‌ها حتی رد کمتری از پتاسیم-۴۰ داشتند که پیش‌تر نیز سهم ناچیزی داشت. این یافته‌ها نشان می‌دهد پتاسیم-۴۰ در پروتو زمین تقریباً وجود نداشته و طی میلیاردها سال به‌تدریج افزایش یافته است. نیکول نی و همکارانش اعلام کرده‌اند که شبیه‌سازی‌های گسترده‌ای انجام داده‌اند که نشان می‌دهد نسبت پتاسیم-۴۰ در طول زمان افزایش یافته و فرضیه آن‌ها را تقویت می‌کند.
نیکول نی در پایان گفت: «دانشمندان مدت‌هاست تلاش می‌کنند ترکیب شیمیایی اولیه زمین را با ترکیب گروه‌های مختلف شهاب‌سنگ‌ها بازسازی کنند. اما مطالعه ما نشان می‌دهد موجودی فعلی شهاب‌سنگ‌ها کامل نیست و هنوز چیزهای زیادی برای کشف منشأ سیاره‌مان باقی مانده است.»
source
کلاس یوس