Ученые определили, что Марс является «зародышем» планеты земной группы, но он остановился в своем развитии десятки миллионов лет назад.

Статья опубликована в журнале Nature. Планеты земной группы, к которым относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс, в соответствии с современными теориями, формировались в процессе столкновений множества протопланетных тел, «зародышей», диаметром 1000-5000 километров.

"Мы думали, что в Солнечной системе нет "эмбрионов" планет, доступных для исследования, но, когда мы изучаем Марс, мы на самом деле смотрим на «зародыш», который мог стать планетой, похожей на Землю." - сообщил один из авторов статьи, Али Пурман (Ali Pourmand) из университета Чикаго, передает РИА «Новости».

Так, формирование Земли закончилось после столкновения с протопланетным телом размером с современный Марс, что привело к формированию Луны. Это случилось приблизительно через 50-100 млн лет после зарождения Солнечной системы (примерно 4,5 млрд лет назад. Ученые отсчитывают данный момент по возрасту алюминиево-кальциевых включений в метеоритах, возникших во время начала формирования планет).

Пурман и его сотрудник Николас Дофас утверждают, что Марс сформировался всего за 2 млн лет, прошедших после возникновения Солнечной системы – в десятки раз быстрее, чем Земля, чем объясняется, в частности, его малый размер. Ранее ученые полагали, что формирование Марсазаняло не более 15 млн лет.

Компьютерное моделирование демонстрирует, что теория протопланетных столкновений справедлива для Земли и Венеры, но не для Марса – воспроизвести его формирование на моделях не удается.

Ученые провели сравнительный анализ метеоритов-хондритов (метеориты, в состав которых входят сферические или эллиптические образования преимущественно силикатного состава) и метеоритов марсианского происхождения для определения возраста и состава мантии Марса. Хондриты сформировались на начальных этапах становления Солнечной системы, и поэтому их химический состав должен быть сходен с составом протопланетных тел.

Ученые сопоставили два параметра – соотношение долей гафния и вольфрама и изотопный состав вольфрама в мантии Марса. Период полураспада гафния-182 в вольфрам-182 составляет 9 млн лет. Это означает, что практически весь гафний должен исчезнуть за 50 млн лет. Таким образом, измеряя соотношение этих изотопов, можно определить шкалу возраста той или иной породы.

Для вычисления соотношения гафния и вольфрама ученые поделили соотношение тория и вольфрама в составе марсианских метеоритов на соотношение тория и гафния в составе хондритов.

Авторы исследования поясняют, что торий был выбран потому, что вольфрам и торий показывают подобные химические свойства. Так как гафний и торий являются элементами-«литофилами» (элементы, которые сохраняются в мантии планеты при ее формировании), то их доли в мантии отвечает этому показателю для всей планеты.

Более точная оценка содержания гафния и вольфрама в составе мантии дала возможность ученым уточнить время формирования Марса и сделать вывод – он на самом деле является так и не оформившимся «зародышем» планеты земной группы.