Studiues kanë zbuluar gjurmë jashtëzakonisht të rralla të “protoTokës”, pararendësit të lashtë të planetit tonë që ekzistonte rreth 4.5 miliardë vjet më parë.
Kjo botë primitive mori formë përpara se një përplasje masive të ndryshonte përgjithmonë kiminë e saj dhe të krijonte Tokën që banojmë sot.
Zbulimi, i përshkruar më 14 tetor në Nature Geosciences, mund t’i ndihmojë shkencëtarët të rindërtojnë përbërësit më të hershëm që formuan jo vetëm Tokën, por edhe pjesën tjetër të sistemit diellor.
Miliarda vjet në të kaluarën, sistemi diellor ishte një re e madhe rrotulluese gazi dhe pluhuri.
Me kalimin e kohës, ky material u bashkua në objekte të ngurta, duke formuar meteoritët e parë.
Këta meteoritë u bashkuan gradualisht përmes goditjeve të përsëritura për të krijuar protoTokën dhe planetët e saj fqinjë.
Gjatë foshnjërisë së saj, Toka ishte një botë e shkrirë, e mbuluar me lavë. Më pak se 100 milionë vjet më vonë, ajo përjetoi një ngjarje katastrofike kur një trup me madhësinë e Marsit goditi planetin e ri në atë që shkencëtarët e quajnë një “përplasje gjigante”.
Përplasja shkriu dhe përzieu brendësinë e planetit, duke fshirë pjesën më të madhe të identitetit të tij origjinal kimik.
Për dekada të tëra, shkencëtarët besonin se çdo gjurmë e protoTokës ishte shkatërruar plotësisht në atë trazirë kozmike.
Megjithatë, rezultatet e reja të ekipit të MIT e sfidojnë këtë supozim. Studiuesit gjetën një nënshkrim kimik të pazakontë në mostrat e lashta të shkëmbinjve të thellë që ndryshon nga shumica e materialeve që gjenden në Tokë sot.
Ky nënshkrim shfaqet si një çekuilibër i lehtë në izotopet e kaliumit – atome të të njëjtit element me numër të ndryshëm neutronesh.
Pas analizave të gjera, shkencëtarët arritën në përfundimin se anomalia nuk mund të ishte krijuar nga ndikimet e mëvonshme ose nga proceset gjeologjike të vazhdueshme brenda Tokës.
Shpjegimi më i besueshëm është se këta shkëmbinj ruajnë pjesë të vogla të materialit origjinal të protoTokës, duke i mbijetuar disi riformësimit të dhunshëm të planetit.
“Kjo është ndoshta prova e parë e drejtpërdrejtë që ne kemi ruajtur materialet proto-Tokësore”, thotë Nicole Nie, asistent profesoreshë e Zhvillimit të Karrierës Paul M. Cook e Shkencave të Tokës dhe Planetarëve në MIT.
“Ne shohim një pjesë të Tokës shumë të lashtë, madje edhe para impaktit gjigant. Kjo është e mahnitshme sepse ne do të prisnim që kjo nënshkrim shumë i hershëm të fshihej ngadalë përmes evolucionit të Tokës”.
Bashkëautorët e Nie përfshijnë Da Wang të Universitetit të Teknologjisë Chengdu (Kinë), Steven Shirey dhe Richard Carlson të Institutit Carnegie për Shkencë (Uashington, DC), Bradley Peters të ETH Zürich (Zvicër) dhe James Day të Institutit Scripps të Oqeanografisë (Kaliforni).
Në vitin 2023, Nie dhe ekipi i saj shqyrtuan meteoritë të shumtë të dokumentuar mirë të mbledhur nga e gjithë bota.
Këta meteoritë u formuan në kohë dhe vende të ndryshme në të gjithë sistemin diellor, duke kapur ndryshimin e kimisë së tij gjatë miliarda viteve.
Kur studiuesit krahasuan përbërjet e tyre me atë të Tokës, ata vunë re një “anomali izotopike të kaliumit” të veçantë.
Kaliumi gjendet natyrshëm në tre forma izotopike — kalium-39, kalium-40 dhe kalium-41 — secila me ndryshime të vogla në masën atomike.
Në Tokën moderne, dominojnë kaliumi-39 dhe kaliumi-41, ndërsa kaliumi-40 ekziston vetëm në sasi shumë të vogla.
Megjithatë, meteoritët shfaqën raporte izotopësh të ndryshme nga ato që shihen zakonisht në Tokë.
Ky zbulim sugjeroi që çdo substancë që tregon të njëjtin lloj çekuilibri të kaliumit duhet të vijë nga materiali që ekzistonte përpara se impakti gjigant të ndryshonte kiminë e Tokës.
Në thelb, anomalia mund të shërbejë si një gjurmë gishtash e materies proto-Tokësore.
“Në atë punim, zbuluam se meteoritë të ndryshëm kanë nënshkrime të ndryshme izotopike të kaliumit, dhe kjo do të thotë që kaliumi mund të përdoret si një gjurmues i blloqeve ndërtuese të Tokës”, shpjegon Nie.
Në studimin aktual, ekipi kërkoi shenja të anomalive të kaliumit jo në meteoritë, por brenda Tokës.
Mostrat e tyre përfshijnë shkëmbinj, në formë pluhuri, nga Groenlanda dhe Kanadaja, ku gjenden disa nga shkëmbinjtë më të vjetër të ruajtur.
Ata gjithashtu analizuan depozitat e lavës të mbledhura nga Hawaii, ku vullkanet kanë nxjerrë disa nga materialet më të hershme dhe më të thella të Tokës nga manteli (shtresa më e trashë e shkëmbinjve të planetit që ndan koren nga bërthama).
“Nëse kjo shenjë e kaliumit ruhet, ne do të donim ta kërkonim atë në kohë të thellë dhe në thellësi të Tokës”, thotë Nie.
Ekipi fillimisht i treti mostrat e ndryshme të pluhurit në acid, pastaj izoloi me kujdes çdo kalium nga pjesa tjetër e mostrës dhe përdori një spektrometër të veçantë masiv për të matur raportin e secilit prej tre izotopeve të kaliumit.
Çuditërisht, ata identifikuan në mostra një nënshkrim izotopik që ishte i ndryshëm nga ai që është gjetur në shumicën e materialeve në Tokë.
Në mënyrë specifike, ata identifikuan një deficit në izotopin e kaliumit-40. Në shumicën e materialeve në Tokë, ky izotop është tashmë një fraksion i parëndësishëm krahasuar me dy izotopet e tjera të kaliumit.
Por studiuesit ishin në gjendje të dallonin se mostrat e tyre përmbanin një përqindje edhe më të vogël të kaliumit-40. Zbulimi i këtij deficiti të vogël është si të dallosh një kokërr të vetme rëre kafe në një kovë në vend të një luge të mbushur me rërë të verdhë.
Ekipi zbuloi se, në të vërtetë, mostrat shfaqnin mungesë të kaliumit-40, duke treguar se materialet “ishin ndërtuar ndryshe”, thotë Nie, krahasuar me shumicën e asaj që shohim në Tokë sot.
Por a mund të jenë mostrat mbetje të rralla të protoTokës? Për t’iu përgjigjur kësaj pyetjeje, studiuesit supozuan se ky mund të ishte rasti.
Ata arsyetuan se nëse protoToka do të ishte bërë fillimisht nga materiale të tilla me mungesë të kaliumit-40, atëherë pjesa më e madhe e këtij materiali do të kishte pësuar ndryshime kimike – nga impakti gjigant dhe impaktet e mëvonshme më të vogla të meteoritëve – që në fund të fundit rezultuan në materialet me më shumë kalium-40 që shohim sot.
Ekipi përdori të dhëna përbërëse nga çdo meteorit i njohur dhe kreu simulime se si do të ndryshonte deficiti i kaliumit-40 i mostrave pas ndikimeve nga këto meteoritë dhe nga ndikimi gjigant.
Ata gjithashtu simuluan proceset gjeologjike që Toka përjetoi me kalimin e kohës, të tilla si ngrohja dhe përzierja e mantelit. Në fund, simulimet e tyre prodhuan një përbërje me një fraksion pak më të lartë të kaliumit-40 krahasuar me mostrat nga Kanadaja, Groenlanda dhe Hawaii. Më e rëndësishmja, përbërjet e simuluara përputheshin me ato të shumicës së materialeve moderne.
Puna sugjeron që materialet me një deficit kaliumi-40 ka të ngjarë të jenë material origjinal i mbetur nga protoToka.
Çuditërisht, nënshkrimi i mostrave nuk përputhet saktësisht me asnjë meteorit tjetër në koleksionet e gjeologëve.
Ndërsa meteoritët në punën e mëparshme të ekipit treguan anomali të kaliumit, ato nuk janë pikërisht deficiti i parë në mostrat e protoTokës.
Kjo do të thotë që çfarëdo meteoritësh dhe materialesh që formuan fillimisht protoTokën ende nuk janë zbuluar.
“Shkencëtarët janë përpjekur të kuptojnë përbërjen kimike origjinale të Tokës duke kombinuar përbërjet e grupeve të ndryshme të meteoritëve”, thotë Nie.
“Por studimi ynë tregon se inventari aktual i meteoritëve nuk është i plotë dhe ka shumë më tepër për të mësuar rreth origjinës së planetit tonë”.
