Močno zakrčena lunarna površina z bombardiranjem asteroidov. Kreditna slika: NASA Klikni za povečavo
Trki med embrionalnimi planeti v kritičnem obdobju zgodnje zgodovine Osončja lahko predstavljajo nekatere nepojasnjene lastnosti planetov, asteroidov in meteoritov, pravijo raziskovalci kalifornijske univerze Santa Cruz. njihove ugotovitve v številki 12. januarja revije Nature.
Štirje "kopenski" ali skalnati planeti (Zemlja, Mars, Venera in Živo srebro) so proizvodi začetnega obdobja, ki traja več deset milijonov let, silovitih trkov med planetarnimi telesi različnih velikosti. Znanstveniki so te dogodke večinoma obravnavali v smislu nabiranja novega materiala in drugih vplivov na prizadeti planet, medtem ko je udarcem namenjena le malo pozornosti. (Po definiciji je udarna glava manjša od obeh trčnih teles.)
Ko pa se planeti trčijo, se ne držijo vedno skupaj. Približno polovica časa bo udarna planeta, ki bo udarila v drugo telo velikosti planeta, odletela, ta trka v trka in trka pa imajo dražilne posledice za udarca, je dejal Erik Asphaug, izredni profesor znanosti o Zemlji na UCSC in prvi avtor papir Nature.
"Na koncu imate planete, ki zapustijo prizorišče zločina in se razlikujejo od tistega, ko so prišli - lahko izgubijo atmosfero, skorjo, celo plašč ali pa jih razkosajo v družino manjših predmetov," je dejal Asphaug .
Ostanke teh motenih udarcev lahko najdemo po celotnem asteroidnem pasu in med meteoriti, ki so drobci drugih planetarnih teles, ki so pristali na Zemlji, je dejal. Celo planet Merkur je bil morda udarni močnik, ki so mu odstranili večji del zunanjih plasti, zaradi česar ima relativno veliko jedro ter tanko skorjo in plašč, je dejal Asphaug. O tem scenariju ostaja špekulativno, zato je potrebna dodatna študija, je dejal.
Asphaug in podoktorski raziskovalec Craig Agnor sta z zmogljivimi računalniki izvajala simulacije različnih scenarijev, od pašnih srečanj do neposrednih zadetkov med planeti primerljivih velikosti. Soavtor Quentin Williams, profesor znanosti o Zemlji na UCSC, je analiziral rezultate teh simulacij glede na njihov vpliv na sestavo in končno stanje preostalih predmetov.
Raziskovalci so ugotovili, da tudi tesna srečanja, v katerih oba predmeta dejansko ne trčita, lahko močno prizadenejo manjši predmet.
"Medtem ko se dva masivna predmeta približata drug drugemu, gravitacijske sile povzročajo dramatične fizične spremembe - odstranjevanje, taljenje, odstranjevanje materiala in celo uničevanje manjšega predmeta," je dejal Williams. "Na predmetih v Osončju lahko naredite veliko fizike in kemije, ne da bi se jih sploh dotaknili."
Planet izvaja velik pritisk nase s samo gravitacijo, toda gravitacijski poteg večjega predmeta, ki gre mimo, lahko povzroči, da ta pritisk pada hitro. Učinki te razvlaževanja so lahko eksplozivni, je dejal Williams.
"To je kot odvajanje najbolj gazirane pijače na svetu," je dejal. "Kaj se zgodi, ko se planet uniči za 50 odstotkov, je nekaj, kar v tej fazi ne razumemo zelo dobro, vendar lahko kemijo in fiziko preusmeri na vsepovsod, tako da ustvari kompleksnost materialov, ki bi lahko zelo dobro upoštevali heterogenost. vidimo v meteoritih. "
Domneva se, da je nastanek zemeljskih planetov začel s fazo nežnega nabiranja znotraj diska plina in prahu okoli Sonca. Asphaug je povedal, da so embrionalni planeti pobrali velik del materiala okoli njih, dokler notranji Osončje ni gostilo približno 100 Lune v velikosti planetov. Gravitacijski medsebojni vplivi med seboj in z Jupitrom so nato te protoplanete vrgli iz svojih krožnih orbitov, kar je povzročilo obdobje velikanskih udarcev, ki je verjetno trajalo 30 do 50 milijonov let, je dejal.
Znanstveniki so uporabljali računalnike za simulacijo tvorjenja zemeljskih planetov iz stotih manjših teles, vendar je večina teh simulacij domnevala, da se planeti, ko trčijo, držijo, je dejal Asphaug.
"Vedno smo vedeli, da je to približek, toda planetov v resnici ni enostavno združiti," je dejal. "Naši izračuni kažejo, da se morajo premikati dokaj počasi in se skorajda udariti po glavi, da bi se lahko spremenili."
Za planet je enostavno pritegniti in vnesti veliko manjši predmet kot sam. Pri velikanskih udarcih med telesi velikosti planeta pa je udarna glava po velikosti primerljiva s ciljem. V primeru udarca z Marsom, ki zadene ciljno velikost Zemlje, bi udarna glava znašala desetino mase, vendar popolnoma polovico premera Zemlje, je dejal Asphaug.
"Predstavljajte si, da se dva planeta trčita, polovica večja od druge, pri značilnem kotu udarcev 45 stopinj. Približno polovica manjšega planeta v resnici ne preseka večjega planeta, druga polovica pa je mrtva v svojih poteh, "je dejal Asphaug. "Torej se dogaja ogromno striženje, in potem imate neverjetno močne sile plimovanja, ki delujejo na bližnji razdalji. Kombinacija deluje tako, da manjši planet razpade, tudi ko odhaja, zato v najtežjih primerih udarna glava izgubi velik del svoje odeje, da ne omenjam svoje atmosfere in skorje. "
Po Agnorjevem mnenju je celoten problem tvorbe planetov zelo zapleten, zato bo treba raziskovati vlogo, ki jo igrajo trki, ki jih vodijo udarci in trčanje, ter jih nadaljevati. S preučevanjem planetarnih trkov z vidika udarne glave pa so raziskovalci UCSC ugotovili fizične mehanizme, ki lahko razložijo številne zagonetne značilnosti asteroidov.
Trki z hitrimi trki lahko povzročijo široko paleto različnih vrst asteroidov, je dejal Williams. "Nekateri asteroidi so videti kot majhni planeti, niso zelo moteni, na drugem koncu spektra pa so tisti, ki v vesolju izgledajo kot pasje kosti, bogate z železom," je dejal. "To je mehanizem, ki lahko odstrani različne količine skalnega materiala, ki sestavlja skorjo in plašč. Zaostalo je lahko le od jedra, ki je bogato z železom, do celotnega nabora mešanic z različnimi količinami silikatov. "
Ena od ugank asteroidnega pasu je dokaz širokega globalnega taljenja asteroidov. Vplivno ogrevanje je neučinkovito, saj lokalno odda toploto. Ni jasno, kaj bi lahko asteroid spremenilo v veliko staljeno koprivo, toda depresija v trčenju med udarci in vožnjo bi lahko naredila trik, je dejal Asphaug.
"Če se tlak zmanjša za faktor dva, lahko preidete iz nečesa, kar je preprosto vroče, do nečega staljenega," je dejal.
Razlaščevanje lahko odvaja tudi vodo in sprošča pline, kar bi razložilo, zakaj so številni različni meteoriti brez vode in drugih hlapnih snovi. Kot je dejal Asphaug, je treba podrobneje preučiti te in druge procese, ki sodelujejo pri trčenju med trkom in trkom.
"To je nov mehanizem za razvoj planetov in nastajanje asteroidov in predlaga veliko zanimivih scenarijev, ki zahtevajo nadaljnje proučevanje," je dejal.
Izvirni vir: NASA Astrobiology
