Theo giả thuyết về tinh vân, Hệ mặt trời được cho là đã hình thành thông qua quá trình bồi tụ. Về cơ bản, điều này bắt đầu khi một đám mây bụi và khí khổng lồ (hay còn gọi là Tinh vân Mặt trời) trải qua sự sụp đổ lực hấp dẫn tại trung tâm của nó, sinh ra Mặt trời. Bụi và khí còn lại sau đó hình thành thành một đĩa hình thành hành tinh xung quanh Mặt trời, dần dần kết lại để tạo thành các hành tinh.
Tuy nhiên, nhiều về quá trình các hành tinh phát triển để trở nên khác biệt trong các tác phẩm của chúng vẫn còn là một bí ẩn. May mắn thay, một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Bristol đã tiếp cận chủ đề này với một viễn cảnh tươi mới. Bằng cách kiểm tra sự kết hợp của các mẫu Trái đất và thiên thạch, họ đã làm sáng tỏ những cách mới về cách các hành tinh như Trái đất và Sao Hỏa hình thành và phát triển.
Nghiên cứu có tiêu đề Bằng chứng đồng vị Magiê của Magiê cho thấy sự mất hơi của hơi nước hình thành các thành phần hành tinh, đã xuất hiện gần đây trên tạp chí khoa học Thiên nhiên. Dẫn đầu bởi Remco C. Hin, một nghiên cứu viên cao cấp của Trường Khoa học Trái đất tại Đại học Bristol, nhóm nghiên cứu đã so sánh các mẫu đá từ Trái đất, Sao Hỏa và Asteroid Vesta để so sánh mức độ của các đồng vị magiê trong chúng.
Nghiên cứu của họ đã cố gắng trả lời câu hỏi còn sót lại trong cộng đồng khoa học - tức là các hành tinh đã hình thành như ngày nay, hay họ có được các tác phẩm đặc biệt theo thời gian? Như Tiến sĩ Remco Hin đã giải thích trong thông cáo báo chí của Đại học Bristol:
Chúng tôi đã cung cấp bằng chứng cho thấy một chuỗi các sự kiện như vậy xảy ra trong quá trình hình thành Trái đất và Sao Hỏa, sử dụng các phép đo chính xác cao của các chế phẩm đồng vị magiê của chúng. Tỷ lệ đồng vị magiê thay đổi do mất hơi silicat, tốt nhất là chứa các đồng vị nhẹ hơn. Bằng cách này, chúng tôi ước tính rằng hơn 40% khối lượng Trái đất đã bị mất trong quá trình xây dựng. Công việc xây dựng cao bồi này, như một trong những đồng tác giả của tôi đã mô tả nó, cũng chịu trách nhiệm tạo ra tác phẩm độc đáo Earth Earth.”
Để phá vỡ nó, sự bồi tụ bao gồm các khối vật liệu va chạm với các cụm lân cận để tạo thành các vật thể lớn hơn. Quá trình này rất hỗn loạn, và vật liệu thường bị mất cũng như tích lũy do nhiệt độ cực cao tạo ra bởi những va chạm tốc độ cao này. Sức nóng này cũng được cho là đã tạo ra các đại dương magma trên các hành tinh khi chúng hình thành, chưa kể đến bầu khí quyển tạm thời của đá bốc hơi.
Cho đến khi các hành tinh trở nên có cùng kích thước với Sao Hỏa, lực hấp dẫn của chúng quá yếu để giữ các khí quyển này. Và khi nhiều vụ va chạm diễn ra, thành phần của bầu khí quyển này và của chính các hành tinh sẽ có những thay đổi đáng kể. Làm thế nào chính xác các hành tinh trên mặt đất - Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa - thu được các chế phẩm nghèo nàn, dễ bay hơi hiện tại của chúng theo thời gian là điều mà các nhà khoa học hy vọng sẽ giải quyết.
Ví dụ, một số người tin rằng các thành phần hiện tại của các hành tinh là kết quả của sự kết hợp đặc biệt giữa khí và bụi trong thời kỳ đầu hình thành hành tinh - nơi các hành tinh trên mặt đất giàu silicat / kim loại, nhưng nghèo dễ bay hơi, bởi vì các yếu tố này có nhiều nhất mặt trời. Những người khác cho rằng thành phần hiện tại của họ là hậu quả của sự phát triển và va chạm bạo lực của họ với các cơ quan khác.
Để làm sáng tỏ điều này, Tiến sĩ Hin và các cộng sự đã phân tích các mẫu Trái đất, cùng với các thiên thạch từ Sao Hỏa và tiểu hành tinh Vesta bằng cách sử dụng phương pháp phân tích mới. Kỹ thuật này có khả năng thu được các phép đo chính xác hơn về khẩu phần đồng vị magiê so với bất kỳ phương pháp nào trước đây. Phương pháp này cũng cho thấy rằng tất cả các vật thể khác biệt - như Trái đất, Sao Hỏa và Vesta - có thành phần magiê nặng hơn về mặt đồng vị so với các thiên thạch chondritic.
Từ điều này, họ đã có thể rút ra ba kết luận. Đối với một người, họ phát hiện ra rằng Trái đất, Sao Hỏa và Vesta có khẩu phần đồng vị magiê riêng biệt không thể giải thích được bằng sự ngưng tụ từ Tinh vân Mặt trời. Thứ hai, họ lưu ý rằng nghiên cứu về các đồng vị magiê nặng cho thấy rằng trong mọi trường hợp, các hành tinh đã mất khoảng 40% khối lượng trong suốt thời gian hình thành của chúng, sau các đợt bốc hơi lặp đi lặp lại.
Cuối cùng, họ xác định rằng quá trình bồi tụ dẫn đến những thay đổi hóa học khác tạo ra các đặc tính hóa học độc đáo của Trái đất. Nói tóm lại, nghiên cứu của họ cho thấy Trái đất, Sao Hỏa và Vesta đều trải qua những mất mát đáng kể về vật chất sau khi hình thành, điều đó có nghĩa là các thành phần đặc biệt của chúng có thể là kết quả của sự va chạm theo thời gian. Như Tiến sĩ Hin đã thêm:
Công việc của chúng tôi thay đổi quan điểm về cách các hành tinh đạt được các đặc tính vật lý và hóa học. Mặc dù trước đây người ta đã biết rằng các hành tinh xây dựng là một quá trình bạo lực và các thành phần của các hành tinh như Trái đất là khác biệt, không rõ ràng rằng các tính năng này được liên kết. Bây giờ chúng tôi chỉ ra rằng sự mất hơi trong các va chạm năng lượng cao của sự bồi tụ hành tinh có ảnh hưởng sâu sắc đến một thành phần hành tinh.
Nghiên cứu của họ cũng chỉ ra rằng quá trình hình thành bạo lực này có thể là đặc trưng của các hành tinh nói chung. Những phát hiện này không chỉ có ý nghĩa khi nói đến sự hình thành của Hệ mặt trời, mà cả các hành tinh ngoài mặt trời nữa. Khi đến lúc khám phá các hệ sao xa xôi, các thành phần đặc biệt của các hành tinh của chúng sẽ cho chúng ta biết nhiều về các điều kiện mà chúng hình thành và cách chúng hình thành.
