Σύμφωνα με την υπόθεση Nebular, το Ηλιακό Σύστημα πιστεύεται ότι σχηματίστηκε μέσω της διαδικασίας αύξησης. Ουσιαστικά, αυτό ξεκίνησε όταν ένα τεράστιο νέφος σκόνης και αερίου (γνωστό και ως το ηλιακό νεφέλωμα) βίωσε μια βαρυτική κατάρρευση στο κέντρο του, γέννησε τον Ήλιο. Η υπόλοιπη σκόνη και αέριο στη συνέχεια σχηματίστηκαν σε έναν πρωτοπλανητικό δίσκο γύρω από τον Ήλιο, ο οποίος σταδιακά συνενώθηκε για να σχηματίσει τους πλανήτες.
Ωστόσο, πολλά σχετικά με τη διαδικασία του πώς οι πλανήτες εξελίχθηκαν για να γίνουν ξεχωριστοί στις συνθέσεις τους παρέμεινε ένα μυστήριο. Ευτυχώς, μια νέα μελέτη από μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ προσέγγισε το θέμα με μια νέα προοπτική. Εξετάζοντας έναν συνδυασμό γήινων δειγμάτων και μετεωριτών, έδωσαν νέο φως στο πώς σχηματίστηκαν και εξελίχθηκαν πλανήτες όπως η Γη και ο Άρης.
Η μελέτη, με τίτλο "Απόδειξη μαγνησίου ισότοπου ότι η προσαύξηση ατμού απώλεια σχηματίζει πλανητικές συνθέσεις", πρόσφατα εμφανίστηκε στο επιστημονικό περιοδικό Φύση. Με επικεφαλής τον Remco C. Hin, ανώτερο ερευνητικό συνεργάτη από τη Σχολή Επιστημών της Γης στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, η ομάδα συνέκρινε δείγματα βράχων από τη Γη, τον Άρη και τον Αστεροειδή Vesta για να συγκρίνουν τα επίπεδα ισοτόπων μαγνησίου μέσα σε αυτά.
Η μελέτη τους προσπάθησε να απαντήσει σε μια παρατεταμένη ερώτηση στην επιστημονική κοινότητα - δηλ. Οι πλανήτες σχηματίζουν τον τρόπο που είναι σήμερα, ή απέκτησαν τις διακριτικές συνθέσεις τους με την πάροδο του χρόνου; Όπως εξήγησε ο Δρ Remco Hin σε δελτίο τύπου του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ:
«Έχουμε αποδείξει ότι μια τέτοια σειρά συμβάντων συνέβη στον σχηματισμό της Γης και του Άρη, χρησιμοποιώντας μετρήσεις υψηλής ακρίβειας των συνθέσεων ισοτόπων μαγνησίου τους. Οι λόγοι ισοτόπων μαγνησίου αλλάζουν ως αποτέλεσμα της απώλειας ατμών πυριτικού, η οποία κατά προτίμηση περιέχει τα ελαφρύτερα ισότοπα. Με αυτόν τον τρόπο, εκτιμήσαμε ότι περισσότερο από το 40% της μάζας της Γης χάθηκε κατά τη διάρκεια της κατασκευής του. Αυτή η δουλειά κατασκευής καουμπόη, όπως το περιέγραψε ένας από τους συν-συγγραφείς μου, ήταν επίσης υπεύθυνη για τη δημιουργία της μοναδικής σύνθεσης της Γης.”
Για να το σπάσει, η συσσώρευση αποτελείται από συστάδες υλικού που συγκρούονται με γειτονικές συστάδες για να σχηματίσουν μεγαλύτερα αντικείμενα. Αυτή η διαδικασία είναι πολύ χαοτική και το υλικό χάνεται συχνά καθώς συσσωρεύεται λόγω της υπερβολικής θερμότητας που δημιουργείται από αυτές τις συγκρούσεις υψηλής ταχύτητας. Αυτή η θερμότητα πιστεύεται επίσης ότι δημιούργησε ωκεανούς μάγματος στους πλανήτες καθώς σχηματίστηκαν, για να μην αναφέρουμε προσωρινές ατμόσφαιρες ατμοποιημένου βράχου.
Μέχρι που οι πλανήτες να έχουν το ίδιο μέγεθος με τον Άρη, η βαρυτική τους έλξη ήταν πολύ αδύναμη για να συγκρατήσει αυτές τις ατμόσφαιρες. Και καθώς έγιναν περισσότερες συγκρούσεις, η σύνθεση αυτής της ατμόσφαιρας και των ίδιων των πλανητών θα άλλαζε σημαντικά. Πώς ακριβώς οι επίγειοι πλανήτες - ο Ερμής, η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης - απέκτησαν τις τρέχουσες, φτωχές σε πτητικές συνθέσεις τους με την πάροδο του χρόνου είναι αυτό που οι επιστήμονες ήλπιζαν να αντιμετωπίσουν.
Για παράδειγμα, ορισμένοι πιστεύουν ότι οι τρέχουσες συνθέσεις των πλανητών είναι το αποτέλεσμα συγκεκριμένων συνδυασμών αερίου και σκόνης κατά τις πρώτες περιόδους σχηματισμού πλανητών - όπου οι επίγειοι πλανήτες είναι πλούσιοι σε πυριτικά / μέταλλα, αλλά πτητικοί φτωχοί, λόγω των οποίων τα στοιχεία ήταν πιο άφθονα πλησιέστερα Ο ήλιος. Άλλοι έχουν προτείνει ότι η τρέχουσα σύνθεσή τους είναι συνέπεια της βίαιης ανάπτυξής τους και των συγκρούσεων με άλλα σώματα.
Για να ρίξει φως σε αυτό, ο Δρ Hin και οι συνεργάτες του ανέλυσαν δείγματα της Γης, μαζί με μετεωρίτες από τον Άρη και τον αστεροειδή Vesta χρησιμοποιώντας μια νέα αναλυτική προσέγγιση. Αυτή η τεχνική είναι ικανή να λαμβάνει πιο ακριβείς μετρήσεις των ισοτόπων μαγνησίου από κάθε προηγούμενη μέθοδο. Αυτή η μέθοδος έδειξε επίσης ότι όλα τα διαφοροποιημένα σώματα - όπως η Γη, ο Άρης και το Βέστα - έχουν ισοτοπικά βαρύτερες συνθέσεις μαγνησίου από τους χονδρικούς μετεωρίτες.
Από αυτό, κατάφεραν να βγάλουν τρία συμπεράσματα. Πρώτον, διαπίστωσαν ότι η Γη, ο Άρης και η Βέστα έχουν διακριτές μερίδες ισοτόπων μαγνησίου που δεν μπορούσαν να εξηγηθούν με συμπύκνωση από το Ηλιακό Νεφέλωμα. Δεύτερον, σημείωσαν ότι η μελέτη των βαριών ισότοπων μαγνησίου αποκάλυψε ότι σε όλες τις περιπτώσεις, οι πλανήτες έχασαν περίπου το 40% της μάζας τους κατά την περίοδο σχηματισμού τους, μετά από επανειλημμένα επεισόδια εξάτμισης.
Τέλος, διαπίστωσαν ότι η διαδικασία συσσώρευσης έχει ως αποτέλεσμα άλλες χημικές αλλαγές που δημιουργούν τα μοναδικά χημικά χαρακτηριστικά της Γης. Εν ολίγοις, η μελέτη τους έδειξε ότι όλοι οι Γη, ο Άρης και ο Βέστα βιώνουν σημαντικές απώλειες υλικού μετά το σχηματισμό, πράγμα που σημαίνει ότι οι περίεργες συνθέσεις τους ήταν πιθανό αποτέλεσμα των συγκρούσεων με την πάροδο του χρόνου. Όπως πρόσθεσε ο Δρ Hin:
«Η δουλειά μας αλλάζει τις απόψεις μας για το πώς οι πλανήτες επιτυγχάνουν τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά τους. Ενώ ήταν προηγουμένως γνωστό ότι η κατασκευή πλανητών είναι μια βίαιη διαδικασία και ότι οι συνθέσεις πλανητών όπως η Γη είναι διακριτές, δεν ήταν σαφές ότι αυτά τα χαρακτηριστικά συνδέονταν. Δείχνουμε τώρα ότι η απώλεια ατμών κατά τη διάρκεια των υψηλών ενεργειακών συγκρούσεων της πλανητικής αύξησης έχει βαθιά επίδραση στη σύνθεση ενός πλανήτη. "
Η μελέτη τους έδειξε επίσης ότι αυτή η βίαιη διαδικασία σχηματισμού μπορεί να είναι χαρακτηριστική των πλανητών γενικά. Αυτά τα ευρήματα δεν είναι μόνο σημαντικά όσον αφορά το σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος, αλλά και των εξωηλιακών πλανητών. Όταν έρθει η ώρα να εξερευνήσουμε συστήματα μακρινών αστεριών, οι διακριτικές συνθέσεις των πλανητών τους θα μας πουν πολλά για τις συνθήκες από τις οποίες σχηματίστηκαν και πώς δημιουργήθηκαν.
