For 4,5 milliarder år siden blev Jorden og Mars født i en roterende sky af gas og støv.

Af skyen opstod vores solsystem. Men præcist hvordan planeterne blev skabt, har længe været et af de mest omdiskuterede spørgsmål inden for planetforskning.

Nu fremsætter et hold forskere fra Københavns Universitet et nyt bud på et svar. Med en ny metode har de forsøgt at rekonstruere planeternes tidligste historie ved at analysere deres kemiske sammensætning. Og resultaterne, som for nylig blev publiceret i tidsskriftet Nature Astronomy, er opsigtsvækkende.

”Det mest overraskende for os er, at Jorden og Mars tilsyneladende opstod på forskellige måder. Man kunne ellers have forventet, at to planeter, som blev dannet side om side i det samme solsystem, havde en mere ens dannelseshistorie,” siger professor Anders Johansen, der forsker i planetdannelse ved Globe Institute på Københavns Universitet og sammen med adjunkt Haiyang Wang er hovedforfatter på det nye studie.

Planeter kan dannes på to måder – eller i en kombination af de to

I dag er der bred enighed blandt forskere om, at planeter hovedsageligt dannes på to måder – eller gennem en hybrid af de to.

Enten opstår de, når gigantiske klippestykker, såkaldte planetesimaler, brager sammen. Eller også bliver de til ved, at disse enorme klipper suger små partikler til sig – en proces, der kaldes småstensindfangning. Planetforskere er dog fortsat uenige om, hvorvidt den ene eller den anden proces – eller en kombination af de to – bedst forklarer, hvordan klippeplaneter som Jorden og Mars opstod.

Anders Johansen og hans forskerhold argumenterer for, at deres observationer og fund understøtter den såkaldte hybridmodel. Men ikke nok med det. De kommer med et konkret bud på, hvordan Jorden og Mars blev dannet for 4,5 milliarder år siden.

”Vi kan se, at mindst 75 procent af Jordens masse ser ud til at stamme fra to unge planeter, såkaldte protoplaneter, der voksede sig store ved at suge ’småsten’ til sig, mens planetesimaler bidrog med op til 25 procent. Omvendt ser det ud til, at omkring tre fjerdedele af Mars’ masse stammer fra planetesimaler, og den sidste fjerdedel stammer fra småstensindfangning,” siger Anders Johansen.

Planeternes kemi kan løfte sløret for oprindelsen

For at nå frem til den konklusion har forskerne taget udgangspunkt i de spor, der eksisterer i dag.

Konkret har de nærstuderet bestemte grundstoffer i planeternes yderste lag – skorpen og kappen. Især har de været på jagt efter spor af såkaldte flygtige grundstoffer såsom natrium, zink og kalium, der relativt let fordamper ved høje temperaturer.

Tilstedeværelsen eller fraværet af disse grundstoffer fungerer nemlig som et kemisk fingeraftryk, der afslører de dannelsesprocesser, som planeterne har været igennem.

”Ved hjælp af avancerede computermodeller har vi forsøgt at udregne de mest sandsynlige processer bag dannelsen af Jorden og Mars. Det er et stort detektivarbejde, når de fleste spor for længe siden er forsvundet,” siger Anders Johansen, der dog understreger, at computermodellerne indeholder usikkerheder. Eksempelvis kendes ikke den præcise kemiske sammensætning af de oprindelige byggesten i vores solsystem, der med tiden blev til Jorden og Mars.

Derfor har forskerne lagt en række antagelser ind i modellen. Hovedkonklusionen forbliver dog den samme, når de justerer antagelserne.

”De præcise procentsatser kan ændre sig lidt, men vores analyser peger konsekvent på, at Jorden og Mars opstod på to forskellige måder,” siger Anders Johansen. Han tilføjer, at den brugte metode er mere præcis og direkte end den mere udbredte metode, der baserer sig på isotoper, men som ofte kan fortolkes på flere måder.

Forskerne ser også et potentiale i at benytte metoden til undersøgelser af jordlignende planeter uden for vores eget solsystem. Her kan den især blive relevant i jagten på potentielt beboelige planeter.

”Hvis vi forstår, hvordan planeter mister flygtige grundstoffer, når de dannes, kan vi også blive bedre til at forudsige, hvor meget vand og andre livsnødvendige stoffer, de ender med at have,” siger Anders Johansen.