Чтобы объяснить странности состава земной коры, ученым пришлось предложить уточнения в модель формирования нашей планеты.
Рождение в два шага: При поддержке серебра
Столкновение молодой Земли с объектом величиной примерно с Марс

Исследовав небольшие вариации в количестве изотопов серебра, которое обнаруживается в упавших метеоритах, а также в породах на самой нашей планете, ученые сумели уточнить некоторые детали процесса формирования Земли, начавшегося, как считается, 4 568 000 000 лет назад.

Самый главный вывод состоит в том, что вода и некоторые другие ключевые для появления жизни соединения могли содержаться уже в том веществе, из которого планета сконденсировалась. Это противоречит довольно популярной гипотезе о том, что вода и все остальное могло появиться на Земле в результате длительной метеоритной бомбардировки, прилетев «на борту» этих космических странников.

Вообще, если сравнивать состав Земли и Солнечной системы в целом, легко обнаружить, что планета наша довольно бедна легкими элементами, такими, как водород, углерод, азот. Судя по всему, им было довольно трудно конденсироваться в планеты во внутренних, более горячих областях Солнечной системы. Так же не слишком много на Земле и довольно тяжелых элементов — таких, как серебро.

Серебро имеет 2 стабильных изотопа, один из которых, серебро-107, появлялся на ранних этапах существования Солнечной системы в результате радиоактивного распада палладия-107. Этот палладий-107 довольно нестабилен и практически полностью распался в первые 30 млн лет жизни Солнечной системы. Считается, что земное ядро могло появиться где-то начиная с этого времени, т. е. в период 30−100 млн лет после формирования Солнечной системы.

Группе ученых во главе с Эриком Хаури (Erik Hauri) пришло в голову взглянуть на этот процесс с иной стороны. Дело в том, что химические свойства серебра и палладия различны; последний довольно легко образует соединения с железом. Напомним также, что разные изотопы одного элемента по своим химическим свойствам совершенно одинаковы. Итак, палладий-107, существовавший в первые 30 млн лет жизни Солнечной системы, мог образовывать соединения с железом, и уже затем распадаться, превращаясь в серебро-107, которое «невольно» оказывалось связанным с железом.

Теперь, — рассуждали ученые, — остается взглянуть, сколько серебра-107 обнаруживается в железосодержащих породах земной коры, и сколько — в метеоритах, которые сформировались на заре существования Солнечной системы. Тогда мы, исходя из этих данных, сможем уточнить возраст нашей планеты, а также период, в ходе которого она «растеряла» значительное количество легких элементов.

Они проделали и эту работу, обнаружив, что количества серебра и там, и там, полностью совпадают. Однако содержание легких элементов в метеоритах куда больше, чем в земной породе. Проявилась и другая странность: по расчетам, сделанным исходя из данных по содержанию серебра-107, оказывается, что земная кора должна была сформироваться спустя всего 5−10 млн лет после появления всей Солнечной системы. Цифры эти заметно отличается от полученных другими методами.

Ученые полагают, что эти противоречивые результаты могут объясняться тем, что сперва Земля сконденсировалась, как шар раскаленного вещества, бедного легкими элементами — его масса достигала примерно 85% нынешней. И лишь на следующем этапе этот шар притянул некоторое количество легких атомов, что произошло примерно 26 млн лет спустя после формирования Солнечной системы.

Добавление легких элементов могло произойти и как одно событие, в результате столкновения прото-Земли с несшим их объектом величиной примерно с Марс. То есть, того самого столкновения, в результате которого, видимо, у нас появилась Луна. Впрочем, о том, как изучают то столкновение, мы уже рассказывали в заметке «Ядерное происхождение».

По пресс-релизу Carnegie Institution of Washington