Ny studie visar att jorden bildades av millimeterstora småstenar under kort tid

Landskap med rykande kratrar och vattenmassor. Illustration.
Enligt den nya studien bildades jorden under fem miljoner år. Illustration: Don Dixon (copyright/används med tillstånd).

Ett svensk-danskt forskarlag lanserar nu en ny teori om hur det gick till när jorden bildades. Genom avancerade meteoritanalyser kan astronomerna slå fast att Tellus gick från att vara en bebisplanet av is och kol till att få sin nuvarande storlek tack vare millimeterstora småstenar. Studien visar också att jorden bildades under betydligt kortare tid än vad man tidigare trott.

För cirka 4 550 miljoner år sedan bildades vårt planetsystem ur en roterande skiva av gas och stoft i utkanten av galaxen Vintergatan. De gängse astronomiska teorierna har varit att jorden uppstod genom kollisioner mellan asteroider som klumpades ihop och att det tog mellan 30 till 100 miljoner år för Tellus att få sin nuvarande form och storlek. Men i en ny studie som presenteras i den vetenskapliga tidskriften Science Advances lanserar en grupp forskare, från bland annat Lunds universitet, en ny banbrytande teori kring hur processen gick till. Genom noggrann analys av meteoriters isotopkompositioner i ett laboratorium på Köpenhamns universitet kan forskarna slå fast att vår planet snarare bildats av millimeterstora småstenar som sögs ihop till en himlakropp.

– Vår studie visar att jorden började som en bebisplanet bestående av is och kol. Men jordens isotopkomposition visar att den sedan drog till sig småstenar, först från inre delen och sedan från den yttre delen av solsystemet, säger Anders Johansen, astronomiprofessor vid Lunds universitet och Köpenhamns universitet.

Betydligt snabbare förlopp

Det är inte bara själva processen kring hur det gick till när jorden bildades som förvånade forskarna. Deras omfattande meteoritanalyser, som jämförts med jordens isotopkomposition, visar också att planetbildningen gick mycket snabbare än vad forskarvärlden tidigare trott.

– Vår modell visar att jorden bildades under fem miljoner år. Sedan tog småstenarna slut. Fem miljoner år låter kanske inte som ett blixtsnabbt förlopp, men det är ju betydligt kortare tid än de 30 till 100 miljoner år som forskarvärlden tidigare räknat med, säger Anders Johansen.

Enligt studien började jorden som en kall protoplanet, en föregångare till en planet, bestående av is och kol. Det var först när den växt till cirka 1 procent av sin nuvarande massa som dess atmosfär blev tillräckligt varm för att isen skulle förångas och organiska molekyler med kol förstöras. I samband med det slutade jorden att öka sitt vatten- och kolinnehåll och började istället suga till sig de knastertorra småstenar som vid tidpunkten susade omkring i solsystemet. Enligt studien bildades även Jupiter och Saturnus genom att fånga in småstenar.

– Mycket tyder på att Mars också var på väg att växa sig riktigt stor. Men då var småstenarna slut och vår röda grannplanet blev inte större än 10 procent av jordens massa, säger Anders Johansen.

Liv i universum

Den nya upptäckten är viktig eftersom den kan påvisa hur mycket vatten och kol – som båda är essentiella för livets ursprung – en planet föds med. Enligt forskarlaget tyder mycket på att jordliknande planeter kring andra stjärnor i Vintergatan bildas med samma sammansättning. Ett typiskt resultat av den nya planetbildningsteorin – småstensteorin – skulle kunna vara att just jordliknande planeter runt andra stjärnor, så kallade exoplaneter, har en yta som består av 70 procent vatten och 30 procent land. Något som väsentligt ökar chanserna att någon gång hitta liv i universum, enligt Anders Johansen.

– Nästa år lanseras den nya generationens rymdteleskop JWST som kommer att bidra till att en mängd nya exoplaneter upptäcks. Det ska bli mycket intressant att studera dessa jordliknande planeter närmare, säger Anders Johansen.

Förutom Lunds universitet har följande lärosäten deltagit i arbetet: Center for Star and Planet Formation, GLOBE Institute (University of Copenhagen), Niels Bohr Institute (University of Copenhagen), Space Research Institute (Austrian Academy of Sciences).

Studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften Science Advances.

Publikation: "A pebble accretion model for the formation of the terrestrial planets in the solar system" – advances.sciencemag.org

Text: Johan Joelsson.