A híres bostoni MIT kutatói szenzációs felfedezést tettek: olyan kőzeteket találtak, amelyek a Holdat létrehozó óriási becsapódás előttről származnak. Mindez azt jelenti, hogy a kutatók először tartottak a kezükben a Föld keletkezése idejéből származó, 4,5 milliárd éves kőzeteket.
A korai Naprendszer (https://hu.wikipedia.org/wiki/A_Naprendszer_keletkez%C3%A9se_%C3%A9s_t%C3%B6rt%C3%A9nete) egy örvénylő gáz- és porkorong volt, amelyben kisebb-nagyobb anyagcsomók alakultak ki, amik a legkorábbi meteoritoknak tekinthetők. Ezek összeütközésével, egyesülésével keletkezett a proto-Föld és valamennyi bolygótestvérünk is.
Hegyek a lávatengerekben
Ebben a legkorábbi fázisban a Földön valószínűleg hatalmas lávatengerek bugyogtak, amelyekben kisebb-nagyobb, szilárd kőzetekből álló hegyek úsztak. Nem egészen 100 millió évvel később, egy Mars méretű meteorit csapódott fiatal otthonunkba (https://ng.24.hu/tudomany/2019/07/31/idosebb-a-hold-mint-korabban-veltuk/). Ez az egyetlen óriási becsapódás kiszakította a Holdat a Földből, valamint teljesen megolvasztotta és „összekeverte” bolygónk folyékony belsejét, gyakorlatilag átalakította annak kémiai összetételét. Bármilyen eredeti anyagból is állt a proto-Föld, az teljesen átalakult – gondolták eddig a kutatók.
Forrás: Wikimedia commons
Az MIT új eredményei azonban mást sugallnak (https://www.nature.com/articles/s41561-025-01811-3). A kutatók egy olyan kémiai jelet azonosítottak ősi kőzetekben, amely egyedülálló a Földön ma található legtöbb más anyaghoz képest. Ez lehet tehát az első közvetlen bizonyíték arra, hogy megőriztük a proto-Föld anyagait. De mit is találtak a kutatók?
2023-ban Nicole Nie, az MIT Föld- és Bolygótudományok Tanszékének adjunktusa és kollégái számos jelentős, a világ különböző területéről származó meteoritot (https://hu.wikipedia.org/wiki/Meteorit) elemeztek. Ezek a meteoritok a Naprendszer különböző pontjain, a Naprendszer életének különböző időpontjaiban keletkeztek. Földbe történő becsapódásuk során a Föld anyagával nem keveredtek, ezért ezekből a házhoz jött hírnökökből a Naprendszer időben változó körülményei kiolvashatók. Amikor a kutatók összehasonlították a meteoritminták kémiai összetételét a Földével, azonosítottak egy „kálium-izotópos anomáliát”.
A kálium eltérései döntőek
Az izotópok (https://hu.wikipedia.org/wiki/Izot%C3%B3p) egy elem kissé eltérő változatai, amelyek azonos számú protont, de eltérő számú neutront tartalmaznak. A kálium három természetes izotóp egyikében létezhet, melyek tömegszáma: 39, 40 és 41. A Földön bárhol is találnak káliumot, azokra jellemző, hogy a kálium-39 és a kálium-41 a domináns. A kálium-40 jelen van ugyan, de a másik kettőhöz képest csak elenyészően kis százalékban.
Forrás: Wikimedia commons
Nie és kollégái felfedezték, hogy az általuk vizsgált meteoritok kálium-izotóp-aránya eltér a mai Földön megtalálható legtöbb anyagétól. Ez a kálium-anomália arra utalt, hogy minden olyan anyag, amely hasonló anomáliát mutat, valószínűleg a nagy becsapódás előtti, 4,5 milliárd éves proto-Földről származik.
Ezután a kutatócsapat már nem a Földön kívül keletkezett meteoritokban, hanem a földi kőzetekben kezdte keresni a kálium-anomáliát. A vizsgált kőzetek egy része Grönlandról és Kanadából származik, ahol a legősibb, máig megmaradt kőzetek találhatók. De elemeztek Hawaiin gyűjtött lávakőzeteket is, mivel itt a vulkánok a Föld legkorábban keletkezett anyagait hozzák fel a földköpeny mélyéről.
A vizsgálatok során a mintákban megtalálták, amit kerestek: azonosították a kálium-40 izotóp hiányát. A Földön található legtöbb anyagban ez az izotóp már eleve jelentéktelen töredék a kálium másik két izotópjához képest, ezek a minták azonban még kisebb százalékban tartalmaztak kálium-40-et. Ezt az apró hiányt úgy lehetne elképzelni, mintha egy vödörben a megszokott kanálnyi helyett csupán egyetlen fekete homokszemcsét látnánk.
A szimulációk segítettek
De vajon a minták tényleg a proto-Föld ritka maradványai lehetnek? A kérdés megválaszolásához a kutatócsoport szimulációkat végzett: abból indultak ki, hogy ha a proto-Föld eredetileg ilyen kálium-40-hiányos anyagokból állt, akkor ennek az anyagnak a nagy része az óriásbecsapódás és az azt követő, kisebb meteoritbecsapódások következtében kémiai változásokon ment keresztül, amelyek végül a ma látható, több kálium-40-et tartalmazó anyagokat eredményezték.
A csapat minden ismert meteorit összetételi adatait felhasználta, és szimulációkat végzett arról, hogy a mintákban a kálium-40 hiánya hogyan változik, azaz hogyan nő a meteoritok becsapódásait és az óriásbecsapódást követően. Emellett olyan geológiai folyamatokat is modelleztek, amelyeket a Föld történetéből ismerünk, például a köpeny felmelegedését és keveredését. Végül a szimulációik egy olyan összetételt eredményeztek, amelyben a kapott összetételek megegyeztek a legtöbb modern anyag összetételével.
Forrás: Wikipedia
Mindez pedig arra utal, hogy a Földön található kálium-40-hiányos anyagok valószínűleg a proto-Földről származó, 4,5 milliárd éves, eredeti anyag maradványai, amelyek nagyrészt elkerülték a köpenykeveredést az óriás becsapódás után. Ez azért is jelentős, mivel az eddigi legidősebb kőzetek – amiket a geológusok ismertek – a kanadai Québec tartomány északi részéről származnak és „csak” 4,16 milliárd évesek (https://ng.24.hu/fold/2025/07/13/legkorabbi-kozetek/), azaz jóval a nagy becsapódás után keletkeztek.
