Una dintre problemele fundamentale ale științei planetare este încercarea de a determina modul în care corpurile planetare din sistemul solar interior s-au format și au evoluat. Un nou model de computer sugerează că obiectele uriașe - unele la fel de mari ca obiectele cu centură Kuiper ca Pluto și Eris - au pustiit probabil Pământul, Luna și Marte în timpul etapelor târzii ale formării planetare, aducând metale grele pe suprafețele planetare. Acest model - creat de diverși cercetători de la Institutul Lunar de Știință al NASA - abordează în mod surprinzător multe puzzle-uri diferite de pe întregul sistem solar, cum ar fi modul în care Pământul ar putea păstra iubitorii de metale, elemente precum aurul și platina găsite în mantaua sa, modul în care interiorul Luna ar putea fi de fapt umedă, iar distribuția ciudată în dimensiunile asteroizilor.
„Cele mai multe dovezi despre cele întâmplate în etapele târzii ale formării planetare au fost șterse de-a lungul timpului”, a declarat Bill Bottke de la Southwest Research Institute, care a condus echipa de cercetare. „Poteca pe care am urmărit-o pe aceste lumi este destul de rece și pentru a putea săpa mai multe informații din ceea ce avem și pentru a putea răspunde unor probleme de lungă durată este destul de interesant.”
Bottke a spus pentru Space Magazine că povestea pe care acest nou model o spune „nu este la fel de complicată ca la prima vedere”, a spus el. "Include o mulțime de concepte la un loc, iar unele dintre concepte au fost de fapt o perioadă de timp."
Bottke și echipa sa și-au publicat rezultatele în jurnal Ştiinţă.
Cercetătorii au început cu teoria acceptată pe scară largă a modului în care Luna noastră a fost creată de un impact uriaș între Pământul timpuriu și un alt corp planetar de dimensiuni mari. „Acesta a fost cel mai traumatic eveniment pe care Pământul l-a trecut probabil, și acesta a fost momentul în care, probabil, Pământul și Luna și-au format nucleele”, a spus Bottke.
Fierul greu a căzut în centrul celor două corpuri, iar așa-numitele elemente extrem de siderofile, sau iubitoare de metale, cum ar fi reniul, platina osmium, paladiul și aurul ar fi trebuit să urmeze fierul și alte metale până la miezul următor. a evenimentului de formare a lunii, lăsând golurile acestor cruste stâncoase și mantoane ale acestor corpuri.
„Aceste elemente adoră să urmeze metalul”, a spus Bottke, „dacă metalul se scurge până la miez, aceste elemente ar dori să se scurgă cu ele. Deci, dacă este corect, ceea ce ne-am putea aștepta ca rocile derivate din manta noastră să nu aibă aproape niciun element extrem de siderofil, poate 10 până la cel de-al cincilea nivel. Dar surprinzător, nu este ceea ce vedem. Ele sunt doar mai puțin abundente cu un factor mai mic de 200, comparativ cu ceea ce ne-am aștepta, un factor de 100.000 sau mai mult. "
Bottke a spus că această problemă a fost argumentată încă din anii 1970, cu diverse sugestii despre cum să răspundă la această problemă.
„Cel mai viabil răspuns este că, după ce a avut loc impactul formării Lunii, au existat și alte lucruri care au lovit Pământul în timpul etapelor târzii ale formării planetei, obiecte care erau mai mici, iar aceste obiecte mai mici și-au reumple aceste elemente și ne-au oferit abundența pe care vezi azi. Acesta este ceea ce ne referim la acreție târzie ", a spus el.
Pe Lună, același lucru se întâmpla. Dar a existat o problemă cu acest scenariu. Raportul acestor elemente pe Pământ în comparație cu rocile de pe Lună este de aproximativ 1000 la 1.
„Secțiunea transversală gravitațională a Pământului este de aproximativ 20 de ori mai mare decât cea a Lunii”, a spus Bottke, „Deci, pentru fiecare obiect care a lovit Luna, aproximativ douăzeci ar fi trebuit să lovească Pământul. Și dacă acreția tardivă a livrat aceste elemente, ar trebui să aveți un raport de 20 până la 1. Dar nu asta vedem - vedem un raport 1000 la 1. ”
Bottke - un dinamacist planetar - a discutat acest lucru cu colegul David Nesvorny, tot din SWRI, precum și cu modelatori geofizici-geochimici, precum Richard Walker de la Universitatea Maryland, James Day de la Universitatea Maryland și Linda Elkins-Tanton de la Institutul de tehnologie din Massachusetts.
Au venit cu un model de computer care părea să ofere un răspuns.
"Jucând ruleta cu aceste obiecte, am descoperit că de multe ori Pământul era lovit de impacturi uriașe pe care Luna nu le va vedea niciodată", a spus Bottke. „Acest rezultat sugerează că lucrurile care lovesc Pământul și Luna la sfârșitul perioadei de formare a planetei erau dominate de obiecte foarte mari.”
Modelul a prezis că cel mai mare dintre cei mai tari impactori de pe Pământ, cu diametrul de 2.400 - 3.200 km (1.500-2.000 mile), în timp ce cei pentru Lună, aproximativ 240 - 320 km.
Bottke a spus că este un rezultat „drăguț” - dar au avut nevoie de mai multe dovezi de susținere. Deci, au aruncat o privire asupra ultimei populații supraviețuitoare a lucrurilor care au construit planetele, centura interioară a asteroidului. „Găsești asteroizi mari ca Ceres, Vesta și Pallas”, a spus Bottke, așa că există cei mari la 500 până la 900 km, dar apoi următorii dvs. mari asteroizi sunt la doar aproximativ 250 km. Aceasta s-a potrivit cu dimensiunile cu care a apărut modelul nostru ”, în care nu se observă asteroizi cu dimensiuni„ interioare ”în această regiune.
În continuare, s-au uitat la Marte, care are niște bazine de impact foarte mari, care au rămas probabil din zilele în care s-a format planeta, inclusiv bazinul Borealis, care este atât de mare, încât este probabil să explice diferențele din emisferele nordice și sudice de pe Planeta Roșie.
„Am privit și am proiectat dimensiunea impactorilor care ar fi creat acele bazine de impact și am văzut că distribuția dimensiunilor se aseamănă foarte mult cu ceea ce era prevăzut pentru Pământ și Lună, precum și pentru ceea ce se găsește în centura interioară a asteroizilor.
Deci toate aceste lucruri împreună - baza teoretică, dovezile observaționale ale elementelor de pe Pământ și Lună și impactul asupra lui Marte spun colectiv ceva despre distribuția mărimilor obiectelor către sfârșitul formării planetare.
Și care sunt implicațiile?
„Am putea face predicții pentru ceea ce a lovit Pământul, Luna și Marte la acel moment, iar acestea se aliniază cu ceea ce vedem pe suprafețe”, a spus Bottke. „Pe Marte putem juca care este cel mai mare proiectil care ar fi trebuit să lovească Marte, și se potrivește bine cu dimensiunea acelui bazin mare care s-a format pe Marte și, de asemenea, a produs abundența de elemente pe care le vedem acolo.”
„Pentru Lună, cei mai mari impactori ar fi 250-300 km, ceea ce reprezintă aproximativ dimensiunea bazinului Aiken al polului sud”, a continuat Bottke. „Pentru Pământ, acești mari impactori explică de ce unele dintre aceste impacturi au reușit să lovească Pământul și nu toate elementele au mers în miezul Pământului.”
Bottke a spus că, adăugând complicațiilor, este posibil ca unele dintre cele mai mari efecte să fi aratat pe Pământ și să fi ieșit de fapt pe cealaltă parte - într-o stare foarte fragmentată - și să plouă înapoi pe Pământ. „Dacă acest lucru este adevărat, aceasta oferă o modalitate de a răspândi fragmentele pe tot pământul”, a spus el, „dar modul în care resturile sunt redistribuite în jurul corpului planetar este o întrebare cu adevărat interesantă. Acea parte are nevoie de mult mai multă muncă și este pur și simplu la marginea momentului a ceea ce putem face numeric. ”
Când vine vorba de apă pe interiorul Lunii - care a fost crezut cândva a fi uscat, însă măsurători recente ale eșantionului sugerează că conținutul de apă din mantaua lunară este cuprinsă între 200 și câteva mii de părți pe miliard - modelul lui Bottke ar putea aborda și acest lucru problema.
„Dacă este adevărat”, scrie echipa în ziarul lor, „este posibil ca același proiectil care a livrat cea mai mare parte a HSE-urilor Lunei să fi putut să-l fi furnizat și cu apă… Acreția târzie oferă o explicație alternativă în cazul în care apa cu mantie lunară nu poate migra. de la impactul post-gigant al Pământului la o lună în creștere printr-un disc protolunar fierbinte și în mare parte vaporizat. "
În ceea ce privește motivul pentru care proiectilele mai mici au lovit Luna în comparație cu Pământul, Bottke a spus că este doar un joc de numere. „Începem cu o populație care are un anumit număr de lucruri mari, lucruri de talie mijlocie și lucruri mici”, a spus el. „Și alegem la întâmplare proiectile din acea populație și pentru fiecare tip mare care lovește Luna, 20 au lovit Pământul. Și jucăm acel joc și dacă numărul proiectilelor este limitat, dacă Luna este lovită doar o dată sau de două ori de la această populație, asta înseamnă că Pământul este lovit de 20-30 de ori, asta este suficient pentru a ne oferi - în majoritatea ocaziilor - ceea ce vedem. "
Bottke a spus că această cercetare i-a oferit o șansă de a lucra cu geochimiștii, „care au tot felul de lucruri interesante de spus, care ajută la constrângerea proceselor care au dus la formarea planetei. Problema este că uneori au informații grozave, dar nu au un proces dinamic care să funcționeze. Așadar, lucrând împreună cred că am reușit să obținem rezultate interesante. ”
„Cel mai interesant lucru pentru mine este că ar trebui să putem folosi aceste abundențe pe care le avem pe Pământ, Lună și Marte pentru a spune cu adevărat povestea despre formarea planetei”, a spus Bottke.
Surse: Știință, interviu telefonic cu Bottke
