Sesuai dengan Hipotesis Nebular, Tata Surya diyakini telah terbentuk melalui proses pertambahan. Pada dasarnya, ini dimulai ketika awan besar debu dan gas (alias Nebula Matahari) mengalami keruntuhan gravitasi di pusatnya, melahirkan Matahari. Sisa debu dan gas kemudian terbentuk menjadi piringan protoplanet di sekitar Matahari, yang secara bertahap bergabung untuk membentuk planet-planet.
Namun, banyak tentang proses bagaimana planet berevolusi menjadi berbeda dalam komposisi mereka tetap menjadi misteri. Untungnya, sebuah studi baru oleh tim peneliti dari Universitas Bristol telah mendekati subjek dengan perspektif baru. Dengan meneliti kombinasi sampel Bumi dan meteorit, mereka telah memberi cahaya baru tentang bagaimana planet-planet seperti Bumi dan Mars terbentuk dan berevolusi.
Studi yang berjudul "Bukti Magnesium Isotop bahwa Kehilangan Uap Akrilik Membentuk Komposisi Planet", baru-baru ini muncul dalam jurnal ilmiah Alam. Dipimpin oleh Remco C. Hin, rekan peneliti senior dari School of Earth Sciences di University of Bristol, tim tersebut membandingkan sampel batuan dari Bumi, Mars, dan Asteroid Vesta untuk membandingkan kadar isotop magnesium di dalamnya.
Penelitian mereka berusaha menjawab apa yang telah menjadi pertanyaan lama di komunitas ilmiah - yaitu apakah planet membentuk seperti sekarang ini, atau apakah mereka memperoleh komposisi khas mereka dari waktu ke waktu? Seperti yang dijelaskan Dr. Remco Hin dalam siaran pers University of Bristol:
“Kami telah memberikan bukti bahwa urutan peristiwa semacam itu terjadi dalam pembentukan Bumi dan Mars, menggunakan pengukuran presisi tinggi komposisi magnesium isotop mereka. Rasio isotop magnesium berubah sebagai akibat hilangnya uap silikat, yang biasanya mengandung isotop yang lebih ringan. Dengan cara ini, kami memperkirakan bahwa lebih dari 40 persen massa Bumi hilang selama pembangunannya. Pekerjaan membangun koboi ini, seperti yang dijelaskan oleh salah satu penulis saya, juga bertanggung jawab untuk menciptakan komposisi unik Bumi.”
Untuk memecahnya, pertambahan terdiri dari gumpalan material yang bertabrakan dengan gumpalan tetangga untuk membentuk objek yang lebih besar. Proses ini sangat kacau, dan material sering hilang serta terakumulasi karena panas ekstrem yang dihasilkan oleh tabrakan berkecepatan tinggi ini. Panas ini juga diyakini telah menciptakan samudra magma di planet-planet saat terbentuk, belum lagi atmosfer sementara batuan yang menguap.
Sampai planet-planet menjadi seukuran dengan Mars, kekuatan tarikan gravitasi mereka terlalu lemah untuk bertahan di atmosfer ini. Dan ketika lebih banyak tabrakan terjadi, komposisi atmosfer ini dan planet-planet itu sendiri akan mengalami perubahan secara substansial. Bagaimana tepatnya planet-planet terestrial - Merkurius, Venus, Bumi dan Mars - memperoleh komposisi mereka yang saat ini tidak stabil dari waktu ke waktu adalah apa yang diharapkan oleh para ilmuwan.
Sebagai contoh, beberapa percaya bahwa komposisi planet-planet saat ini adalah hasil dari kombinasi gas dan debu tertentu selama periode paling awal pembentukan planet - di mana planet-planet terestrial kaya silikat / logam, tetapi miskin fluktuatif, karena unsur-unsur yang paling melimpah paling dekat dengan matahari. Yang lain berpendapat bahwa komposisi mereka saat ini adalah konsekuensi dari pertumbuhan kekerasan dan tabrakan dengan badan-badan lain.
Untuk menjelaskan hal ini, Dr. Hin dan rekannya menganalisis sampel Bumi, bersama dengan meteorit dari Mars dan asteroid Vesta menggunakan pendekatan analitis baru. Teknik ini mampu mendapatkan pengukuran rasio isotop magnesium yang lebih akurat daripada metode sebelumnya. Metode ini juga menunjukkan bahwa semua benda yang berbeda - seperti Bumi, Mars dan Vesta - memiliki komposisi magnesium yang lebih berat secara isotop daripada meteorit chondritic.
Dari ini, mereka dapat menarik tiga kesimpulan. Untuk satu, mereka menemukan bahwa Bumi, Mars dan Vesta memiliki ransum isotop magnesium yang berbeda yang tidak dapat dijelaskan dengan kondensasi dari Nebula Matahari. Kedua, mereka mencatat bahwa studi isotop magnesium berat mengungkapkan bahwa dalam semua kasus, planet-planet kehilangan sekitar 40% dari massa mereka selama periode pembentukan mereka, mengikuti episode penguapan berulang.
Terakhir, mereka menentukan bahwa proses akresi menghasilkan perubahan kimia lainnya yang menghasilkan karakteristik kimiawi unik Bumi. Singkatnya, penelitian mereka menunjukkan bahwa Bumi, Mars, dan Vesta semuanya mengalami kerugian material yang signifikan setelah pembentukan, yang berarti bahwa komposisi aneh mereka kemungkinan merupakan hasil tabrakan dari waktu ke waktu. Seperti yang ditambahkan Dr Hin:
“Pekerjaan kami mengubah pandangan kami tentang bagaimana planet mencapai karakteristik fisik dan kimianya. Sementara sebelumnya diketahui bahwa membangun planet adalah proses kekerasan dan bahwa komposisi planet seperti Bumi berbeda, tidak jelas bahwa fitur-fitur ini saling terkait. Kami sekarang menunjukkan bahwa hilangnya uap selama tabrakan energi tinggi dari pertambahan planet memiliki efek mendalam pada komposisi planet. "
Studi mereka juga menunjukkan bahwa proses pembentukan kekerasan ini bisa menjadi karakteristik planet pada umumnya. Temuan ini tidak hanya signifikan ketika datang ke pembentukan Tata Surya, tetapi juga planet ekstra-surya. Ketika tiba saatnya untuk menjelajahi sistem bintang yang jauh, komposisi khas planet mereka akan memberi tahu kita banyak tentang kondisi dari mana mereka terbentuk, dan bagaimana mereka terbentuk.
