मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) के वैज्ञानिकों ने पता लगाया है कि पृथ्वी के निर्माण के शुरुआती चरणों से "प्रोटो-अर्थ" सामग्री अभी भी पृथ्वी के अंदर संरक्षित की जा सकती है। वैज्ञानिक लंबे समय से इस बात पर हैरान हैं कि पृथ्वी की समग्र संरचना प्राचीन उल्कापिंडों में सामग्री के मिश्रण से बिल्कुल मेल क्यों नहीं खाती है। एक परिकल्पना यह है कि "प्रोटो-अर्थ" अवधि के दौरान पृथ्वी द्वारा अवशोषित सामग्री (अर्थात्, चंद्रमा के निर्माण से पहले प्रारंभिक चरण में) विशाल प्रभाव के बाद प्राप्त सामग्री के समान नहीं है।
इस दृष्टिकोण को सत्यापित करने के लिए, एमआईटी टीम ने अलग-अलग समय और अलग-अलग गहराई में पृथ्वी की चट्टानों में पोटेशियम -40 और अन्य आइसोटोप को सटीक रूप से मापने के लिए थर्मल आयनीकरण मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग करने के लिए कई शोध संस्थानों के साथ मिलकर काम किया। शोध में पाया गया है कि पृथ्वी के शुरुआती दिनों में, पृथ्वी एक गर्म, चट्टानी ग्रह थी, और फिर एक बड़ी टक्कर हुई: मंगल के आकार की एक वस्तु युवा पृथ्वी से हिंसक रूप से टकरा गई। यह प्रभाव इतना शक्तिशाली था कि इसने पृथ्वी के आंतरिक भाग को पूरी तरह से पिघला दिया और इसकी रासायनिक संरचना को बदल दिया। वैज्ञानिक समुदाय में लंबे समय से यह माना जाता रहा है कि इस टक्कर ने पृथ्वी के मूल अस्तित्व के सभी निशान मिटा दिए हैं।
हालाँकि, MIT का नवीनतम शोध एक अलग उत्तर देता है। वैज्ञानिकों ने गहरी प्राचीन चट्टानों में अद्वितीय रासायनिक सुराग खोजे हैं जिनमें पोटेशियम आइसोटोप संयोजन हैं जो आधुनिक पृथ्वी सामग्री से स्पष्ट रूप से भिन्न हैं। न तो बाद के अंतरिक्ष प्रभाव और न ही वर्तमान भूवैज्ञानिक गतिविधियाँ इस असंतुलन की व्याख्या कर सकती हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि यह विशेषता संभवतः आदिम पृथ्वी काल का अवशेष है, जो चमत्कारिक रूप से मूल विनाशकारी प्रभाव के आत्मसात और पुनर्लेखन से बच गई है।
एमआईटी के डॉ. निकोल नी ने कहा: "यह पहली प्रत्यक्ष पुष्टि हो सकती है कि मूल पृथ्वी सामग्री को संरक्षित किया गया है। हम पृथ्वी के बेहद पुराने 'टुकड़े' देखते हैं जो विशाल प्रभाव से भी पहले के हैं। यह आश्चर्यजनक है क्योंकि सिद्धांत रूप में पृथ्वी की यह प्रारंभिक विशेषता लंबे विकास के दौरान धीरे-धीरे गायब हो जानी चाहिए।"
2023 में डॉ. नी की टीम ने दुनिया भर के उल्कापिंडों का अध्ययन किया। ये उल्कापिंड सौर मंडल के विभिन्न हिस्सों में बने थे और सौर मंडल के रासायनिक विकास की कुंजी दर्ज की गई थी। वैज्ञानिकों ने पता लगाया है कि पोटेशियम के तीन समस्थानिक (39, 40, और 41) हैं। पृथ्वी पर, 39 और 41 प्रमुख हैं, और 40 अत्यंत दुर्लभ है। हालाँकि, उल्कापिंडों में पोटेशियम आइसोटोप का अनुपात भिन्न होता है। इस "पोटेशियम विसंगति" का अर्थ है कि उनमें पृथ्वी के निर्माण से पहले की आदिम सामग्री शामिल है।
इस अध्ययन में पृथ्वी के नमूनों का गहन विश्लेषण किया गया, जिसमें ग्रीनलैंड, कनाडा और हवाई से आर्कियन माफ़िक चट्टानें और आधुनिक समुद्री द्वीप बेसाल्ट शामिल हैं। उन्होंने पोटेशियम निकालने के लिए चट्टान के नमूनों को एसिड में घोल दिया और आइसोटोप अनुपात को सटीक रूप से मापने के लिए मास स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग किया। नतीजे बताते हैं कि इन प्राचीन चट्टानों में पोटेशियम -40 का स्तर असामान्य रूप से कम है, जो पृथ्वी पर अन्य जगहों की तुलना में अधिक दुर्लभ है और समुद्र तट पर पीले कणों के बीच भूरे रेत की तरह शायद ही कभी देखा जाता है।
टीम ने पृथ्वी के गठन से लेकर उसके बाद के प्रभावों, तापन और मिश्रण तक के विकास के दौरान पोटेशियम -40 के बदलते रुझानों का विश्लेषण करने के लिए सिमुलेशन का भी उपयोग किया। मॉडल दिखाते हैं कि पोटेशियम -40 का स्तर, या तो बड़े प्रभावों या बाद की भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं से, आमतौर पर थोड़ा बढ़ जाता है, लेकिन ये प्राचीन नमूने असामान्य रूप से निम्न स्तर बनाए रखते हैं और प्रारंभिक पृथ्वी के दुर्लभ, अपरिवर्तित अवशेष माने जाते हैं।
अध्ययन में बताया गया है कि असामान्य रूप से कम पोटेशियम -40 सामग्री वाली चट्टानें वास्तव में "आदिम पृथ्वी" से बची हुई हो सकती हैं, और उनकी रासायनिक विशेषताएं अभी भी मौजूदा उल्कापिंड के नमूनों से भिन्न हैं। डॉ. नी ने कहा: "वैज्ञानिक विभिन्न प्रकार के उल्कापिंडों की संरचना के माध्यम से पृथ्वी की मूल रासायनिक संरचना का अनुमान लगाने की कोशिश कर रहे हैं, और हमारे शोध से पता चलता है कि मौजूदा उल्कापिंड सूची पूरी नहीं हुई है, और पृथ्वी की उत्पत्ति की कहानी के बारे में अभी भी बहुत कुछ खोजा जाना बाकी है।"
प्रासंगिक पत्र नेचर जियोसाइंस पत्रिका में प्रकाशित हुए थे।