Kada se Zemlja u svom originalnom obliku pojavila iz oblaka plina i prašine prije otprilike 4.56 milijardi godina, nije imala mnogo vremena da “predahne” — ni 100 miliona godina kasnije, asteroid veličine Marsa srušio se na nju i navodno formirao Mjesec. Taj udar je rastopio Zemlju iznutra i hemijski je transformisao. Većina originalnog prototipa je izgubljena, ali su fragmenti te “proto-Zemlje“, koji su izronili iz drevnih stijena, počeli otkrivati kakva je naša planeta bila prije nego što je dobila svoj konačni oblik.
Zemlja je u svojoj mladosti bila vruća, nestabilna i temperamentna. Eruptirali su vulkani, magmom je ključala površina, a udari meteorita i asteroida pokretali su još više erupcija. Do sada nije bilo direktnih dokaza o postojanju proto-Zemlje. Sve što je ostalo bilo je zakopano daleko izvan našeg dosega ili prekriveno okeanima, šumama i drugim karakteristikama pejzaža.
Kalijum kao vremenska kapsula
Nakon ispitivanja nekih od najstarijih stijena na Zemlji, tim istraživača sa MIT-a, predvođen planetarnom naučnicom Nicole Nie, otkrio je neravnotežu u izotopima kalija, što ukazuje da su te stijene najvjerovatnije ostaci te iskonske površine.
Uzorci meteorita koji datiraju iz vremena formiranja Zemlje sugerišu da je njen prototip nastao od materijala sličnih tim meteoritima. Kalijum je element (litofil) koji je obilan tik ispod naših nogu, a njegovi izotopi (jednaki po protonima, ali ne i po neutronima) čuvaju historiju svega što se akumuliralo kroz drevne udare.
Istraživači su mjerili tri izotopa kalija — kalijum-39, kalijum-40 i kalijum-41 — kako bi vidjeli postoje li razlike u njihovom sadržaju između uzoraka površinskih stijena i stijena koje datiraju mnogo dalje u prošlost.
Šok u drevnom kamenu
Ono što su istraživači otkrili jeste da se sadržaj izotopa kalijuma u starijim stijenama razlikuje od onog na Zemljinoj površini. Većina stijena na Zemlji sadrži daleko više kalijuma-39 i kalijuma-41 nego kalijuma-40. Zatim su uporedili meteorite i površinske primjerke s uzorcima stijena iz Kanade i Grenlanda (poznatih po iskonskim stijenama), te vulkanskim stijenama s Havaja (koje su došle duboko iz plašta).
Nakon ekstrakcije izotopa kalija, ispostavilo se da je u starijim stijenama bilo još manje kalijuma-40 nego u novijim stijenama koje su već oskudijevale u tom izotopu. Sadržaj kalijuma-40 u meteoritima izmjeren ranije, također je bio niži nego u površinskim stijenama.
Čudno, to nije bilo precizno podudaranje ni za jedan od iskonskih uzoraka stijena, što vjerovatno znači da su dokazi o meteoritima koji su prenijeli materijal na mladu Zemlju ili potpuno uništeni ili još uvijek nisu pronađeni.
“Zemljin ukupni sastav ima elementarne i izotopske karakteristike koje se ne mogu u potpunosti uskladiti s mješavinom poznatih sastava primitivnih meteorita,” rekla je Nie. “Jedno potencijalno objašnjenje za ovo je da je proto-Zemlja akumulirala materijale s izotopskim potpisima različitim od onih akumuliranih nakon gigantskog udara koji je formirao Mjesec.”
Magična promjena sastava
Iako je kalijum nestabilan, što znači da lako isparava, čini se da ga je dio ostao zarobljen u stijenama koje su ostaci najranijih dana naše planete. Nie i njen tim vjeruju da je masivna hemijska promjena kroz koju je Zemlja prošla nakon tog razornog udara nekako uzrokovala blago povećanje kalijuma-40 koje je bilo lako propustiti.
Simulirajući efekte tog udara, naknadne udare asteroida i meteorita, te geološke procese koji su također mogli izazvati hemijske promjene, došli su do nešto višeg sadržaja kalijuma-40 za Zemlju nego što je prisutan u stijenama iz ere prototipa. Taj sadržaj se podudarao s površinskim stijenama.
U međuvremenu, potraga za neuhvatljivim meteoritima koji su fizički i hemijski oblikovali proto-Zemlju nastavlja se – potraga za ključem kosmičke drame koja se odigrala prije više od četiri milijarde godina.
