O suprafață lunară puternic craterată prin bombardarea asteroizilor. Credit imagine: NASA Faceți clic pentru a mări
Coliziunile hit-and-run între planetele embrionare în timpul unei perioade critice din istoria timpurie a Sistemului Solar pot reprezenta unele proprietăți neexplicate anterior ale planetelor, asteroizilor și ale meteoritelor, potrivit cercetătorilor de la Universitatea din California, Santa Cruz, care au descris descoperirile lor în numărul din 12 ianuarie al revistei Nature.
Cele patru planete „terestre” sau stâncoase (Pământ, Marte, Venus și Mercur) sunt produsele unei perioade inițiale, care durează zeci de milioane de ani, de coliziuni violente între corpuri planetare de diferite dimensiuni. Oamenii de știință au luat în considerare în mare parte aceste evenimente în ceea ce privește acumularea de materiale noi și alte efecte asupra planetei afectate, în timp ce impactul a fost acordat puțină atenție. (Prin definiție, elementul de impact este cel mai mic dintre cele două corpuri în coliziune.)
Dar când planetele se ciocnesc, nu se leagă întotdeauna. Aproximativ jumătate din timp, un dispozitiv de dimensiuni ale planetei care lovește un alt corp de dimensiuni ale planetei va sări, iar aceste coliziuni lovite și rulate au consecințe drastice pentru impactator, a declarat Erik Asphaug, profesor asociat de științele Pământului la UCSC și primul autor al hârtia Nature.
„Terminați cu planete care părăsesc locul crimei arătând foarte diferit de când au intrat - își pot pierde atmosfera, crusta, chiar și mantaua sau pot fi smulși într-o familie de obiecte mai mici”, a spus Asphaug. .
Rămășițele acestor impacturi perturbate pot fi găsite în întreaga centură a asteroizilor și printre meteoriți, care sunt fragmente din alte corpuri planetare care au aterizat pe Pământ, a spus el. Până și planeta Mercur ar fi putut fi un impactator lovit și rulat, care avea o mare parte din straturile sale exterioare dezbrăcate, lăsând-o cu un miez relativ mare și crustă subțire și manta, a spus Asphaug. Acest scenariu rămâne însă speculativ și necesită un studiu suplimentar, a spus el.
Asigur și cercetător postdoctoral Craig Agnor au folosit computere puternice pentru a rula simulări ale unei serii de scenarii, de la întâlniri de pășunare până la lovituri directe între planete de mărimi comparabile. Coautorul Quentin Williams, profesor de științe ale Pământului la UCSC, a analizat rezultatele acestor simulări în ceea ce privește efectele lor asupra compoziției și stării finale a obiectelor rămase.
Cercetătorii au descoperit că chiar întâlnirile apropiate în care cele două obiecte nu se ciocnesc pot afecta grav obiectul mai mic.
„Pe măsură ce două obiecte masive trec unul lângă celălalt, forțele gravitaționale induc schimbări fizice dramatice - decomprimarea, topirea, dezbrăcarea materialului și chiar anihilarea obiectului mai mic”, a spus Williams. „Puteți face multă fizică și chimie pe obiecte din Sistemul Solar, fără să le atingeți nici măcar.”
O planetă exercită o presiune enormă asupra ei înșiși prin gravitația de sine, dar atracția gravitațională a unui obiect mai mare care trece prin apropiere poate determina ca presiunea să scadă precipitat. Efectele acestei depresurizări pot fi explozive, a spus Williams.
„Este ca și cum ar fi să recurgi la cea mai carbonată băutură din lume”, a spus el. „Ceea ce se întâmplă când o planetă este decomprimată cu 50 la sută este ceva ce nu înțelegem foarte bine în acest stadiu, dar poate schimba chimia și fizica peste tot, producând o complexitate de materiale care ar putea foarte bine să explice eterogenitatea vedem la meteoriți. ”
Se consideră că formarea planetelor terestre a început cu o fază de acreție blândă pe un disc de gaz și praf în jurul Soarelui. Planetele embrionare au împânzit o mare parte din materialul din jurul lor până când sistemul solar interior a găzduit în jur de 100 de planete în mărime de Lună la Marte, a spus Asphaug. Interacțiunile gravitaționale unii cu alții și cu Jupiter au aruncat apoi aceste protoplanete din orbitele lor circulare, declanșând o eră de impacturi uriașe care au durat probabil între 30 și 50 de milioane de ani, a spus el.
Oamenii de știință au folosit calculatoare pentru a simula formarea planetelor terestre din sute de corpuri mai mici, dar majoritatea acestor simulări au presupus că atunci când planetele se ciocnesc se lipesc, a spus Asphaug.
„Știm întotdeauna că este o aproximare, dar de fapt nu este ușor pentru planetele să se contopească”, a spus el. „Calculele noastre arată că trebuie să se miște destul de lent și să lovească aproape cu capul pentru a se reduce.”
Este ușor pentru o planetă să atragă și să acreteze un obiect mult mai mic decât el însuși. Cu toate că impactul gigant între corpurile de dimensiuni ale planetei, impactul este ca mărime comparabilă cu ținta. În cazul unui impact cu dimensiunea lui Marte care ar lovi o țintă de dimensiunea Pământului, elementul de impact ar fi o zecime din masă, dar complet o jumătate din diametrul Pământului, a spus Asphaug.
„Imaginează-ți două planete care se ciocnesc, o jumătate mai mare decât cealaltă, cu un unghi de impact tipic de 45 de grade. Aproximativ jumătate din planeta mai mică nu intersectează cu adevărat planeta mai mare, în timp ce cealaltă jumătate este oprită mort pe urmele sale ”, a spus Asphaug. „Deci se întâmplă o forfecare enormă și atunci vei avea forțe de maree incredibil de puternice care acționează la distanțe apropiate. Combinația funcționează pentru a îndepărta planeta mai mică, chiar dacă pleacă, astfel încât, în cazurile cele mai severe, dispozitivul pierde o fracțiune mare din mantaua sa, fără a menționa atmosfera și crusta. "
Potrivit Agnor, întreaga problemă a formării planetei este extrem de complexă, iar dezvăluirea rolului jucat de coliziunile fragmentate lovite și rulate va necesita studii suplimentare. Examinând ciocnirile planetare din perspectiva impactatorului, cercetătorii UCSC au identificat mecanisme fizice care pot explica multe caracteristici nedumerite ale asteroizilor.
Williams a spus că coliziunile lovite și rulate pot produce o gamă largă de diferite tipuri de asteroizi. „Unii asteroizi arată ca niște planete mici, nu foarte deranjați, iar la celălalt capăt al spectrului sunt cele care arată ca oase de câine bogate în fier în spațiu”, a spus el. „Acesta este un mecanism care poate elimina cantități diferite de materialul stâncos care compune crusta și mantaua. Ceea ce a rămas în urmă poate varia de la doar miezul bogat în fier, printr-o serie completă de amestecuri cu cantități diferite de silicati. "
Unul dintre puzzle-urile centurii de asteroizi este dovada topirii la scară mondială a asteroizilor. Încălzirea cu impact este ineficientă deoarece depune căldură local. Nu este clar ce ar putea transforma un asteroid într-o mare bombă topită, însă depresurizarea într-o coliziune lovită și executată ar putea face trucul, a spus Asphaug.
„Dacă presiunea scade cu un factor de doi, poți trece de la ceva care este doar fierbinte la ceva topit”, a spus el.
Depresurizarea poate fierbe și apa și degaja gazele, ceea ce ar explica de ce mulți meteoriți diferențiați tind să fie lipsiți de apă și de alte substanțe volatile. Aceste și alte procese implicate în coliziunile lovite și rulate ar trebui să fie studiate mai detaliat, a spus Asphaug.
„Este un nou mecanism pentru evoluția planetară și formarea asteroizilor și sugerează o mulțime de scenarii interesante care justifică un studiu suplimentar”, a spus el.
Sursa originală: Astrobiologia NASA
