Eden temeljnih problemov planetarne znanosti je poskušati ugotoviti, kako so se planetarna telesa v notranjem osončju oblikovala in razvijala. Nov računalniški model kaže, da so ogromni predmeti - nekateri tako veliki kot Kuiperjev pasovni objekt, kot sta Pluton in Eris - verjetno pozno pretapali Zemljo, Luno in Mars v poznih fazah planetarne tvorbe in na planetarne površine pripeljali težke kovine. Ta model - ki so ga ustvarili različni raziskovalci z NASA-jevega inštituta za lunarno tehnologijo - presenetljivo obravnava številne različne uganke po osončju, na primer, kako bi Zemlja lahko obdržala kovinsko ljubeče elemente, kot sta zlato in platina, najdena v svojem plašču, kako je notranjost Luna bi dejansko lahko bila mokra in čudna porazdelitev v velikosti asteroidov.
"Večina dokazov o dogajanju v poznih fazah planetarne tvorbe je sčasoma izbrisana," je dejal Bill Bottke iz raziskovalnega inštituta Southwest, ki je vodil raziskovalno skupino. "Pot, ki smo jo spremljali na teh svetih, je precej mrzla in zelo vznemirljivo je, da bomo lahko izkopali več informacij iz tega, kar imamo in smo sposobni odgovoriti na nekatere dolgotrajne težave."
Bottke je za Space Magazine povedal, da zgodba, ki jo ta novi model pripoveduje, "ni tako zapletena, kot se zdi na prvi pogled," je dejal. "Vključuje veliko konceptov skupaj, nekateri koncepti pa so že nekaj časa."
Bottke in njegova ekipa so svoje rezultate objavili v reviji Znanost.
Raziskovalci so začeli s splošno sprejeto teorijo, kako je naša Luna nastala z velikanskim udarcem med zgodnjo Zemljo in drugim planetarnim telesom velikosti Marsa. "To je bil najbolj travmatičen dogodek, ki ga je Zemlja kdajkoli doživela, in to je bil čas, ko sta predvidoma Zemlja in Luna oblikovali svoja jedra," je dejal Bottke.
Težko železo je padlo na sredino obeh teles in tako imenovani visoko siderofili ali kovinski ljubeči elementi, kot so renij, osmijeva platina, paladij in zlato, bi morali po tem železu in drugim kovinam slediti do jedra. dogodka, ki tvori Luno, puščajo skalne skorje in odeje teh teles prazne te elemente.
"Ti elementi radi sledijo kovini," je dejal Bottke, "tako da če kovina odteče do jedra, bi se ti elementi želeli izsušiti z njimi. Če bi bilo to prav, kaj bi lahko pričakovali, da kamnine, pridobljene iz naše prevleke, ne bi imele skoraj nobenih visoko siderofilnih elementov, morda od 10 do minus 5. stopnje. A presenetljivo je, da to ni tisto, kar vidimo. Le faktor je manj bogat od faktorja manj kot 200, v primerjavi s tem, kar bi lahko pričakovali, faktorjem 100.000 ali več. "
Bottke je dejal, da se o tej težavi spopada že od sedemdesetih let prejšnjega stoletja, z različnimi predlogi, kako odgovoriti na težavo.
"Najbolj izvedljiv odgovor je, da so se po udarcu, ki je tvoril Luno, dogajale tudi druge stvari, ki so zadele Zemljo v poznih fazah oblikovanja planetov, manjši predmeti, ti manjši predmeti pa so te elemente napolnili in nam dali obilje glej danes. To je tisto, čemur pravimo pozno prirast, "je dejal.
Na Luni se je dogajalo isto. Toda pri tem scenariju je prišlo do težave. Razmerje teh elementov na Zemlji v primerjavi s skalami na Luni je približno 1000 do 1.
"Gravitacijski presek Zemlje je približno 20-krat večji od Lune," je dejal Bottke: "Torej bi moralo približno dvajset zadeti Zemljo na vsak predmet, ki je zadel Luno. In če bi te elemente dobil pozno prikrajšanje, bi morali imeti približno 20 do 1 razmerje. Ampak to ni tisto, kar vidimo - vidimo v razmerju 1000 proti 1. "
Bottke - planetarni dinamokist - je o tem razpravljal s kolegom Davidom Nesvornyjem, prav tako s SWRI-jem, ter z geofizikalno-geokemičnimi modeli, kot so Richard Walker z univerze v Marylandu, James Day z univerze v Marylandu in Linda Elkins-Tanton z univerze Massachusetts Institute of Technology.
Prišli so do računalniškega modela, za katerega se zdi, da ponuja odgovor.
"Z igranjem rulete s temi predmeti sem ugotovil, da Zemljo zelo pogosto zadevajo ogromni udarci, ki jih Luna ne bi nikoli videla," je dejal Bottke. "Ta rezultat kaže na to, da so stvari, ki so zadele Zemljo in Luno na koncu obdobja oblikovanja planeta, prevladovale zelo velike predmete."
Model je napovedoval, da bo največji od poznih udarcev na Zemlji premer 2400–2200 km (1500–2000 milj), medtem ko je Luna približno 240–220 km.
Bottke je dejal, da je to "luštni" rezultat - vendar so potrebovali več dodatnih dokazov. Tako so si ogledali zadnjo preživelo populacijo stvari, ki so zgradile planete, notranji asteroidni pas. "Najdete velike asteroide, kot so Ceres, Vesta in Pallas," je dejal Bottke, tako da so veliki na 500 do 900 km, potem pa so vaši naslednji največji asteroidi le približno 250 km. To se je ujemalo z velikostmi, ki jih je naš model predstavil, "pri čemer v tej regiji ni opaziti asteroidov z" vmesnimi "velikostmi.
Nato so si ogledali Mars, ki ima nekaj zelo velikih vplivnih bazenov, ki so verjetno ostali od dni nastanka planeta, vključno z bazenom Borealis, ki je tako velik, da verjetno povzroča razlike v severni in južni polobli na Rdeči planet.
"Ogledali smo si in projicirali velikost udarnih udarcev, ki bi ustvarili te udarne bazene, in videli smo, da je porazdelitev velikosti podobna tistemu, kar je bilo predvideno za Zemljo in Luno, in tudi tisto, kar najdemo v notranjem asteroidnem pasu.
Torej vse te stvari skupaj - teoretska osnova, dokazi opazovanja elementov na Zemlji in Luni in vplivi na Mars skupaj povedo nekaj o porazdelitvi velikosti predmetov proti koncu planetarne tvorbe.
In kakšne so posledice?
"Lahko bi napovedali, kaj je takrat prizadelo Zemljo, Luno in Mars, in se bodo ujemale s tistim, kar vidimo na površinah," je dejal Bottke. "Na Marsu lahko igramo igro največjih izstrelkov, ki bi morali udariti na Mars, in se dobro ujema z velikostjo velikega bazena, ki se je oblikoval na Marsu, in je ustvaril tudi obilje elementov, ki jih vidimo tam."
"Za Luno bi največji udarci znašali 250-300 km, kar je približno velikosti bazena Aiken južnega pola," je nadaljeval Bottke. "Za Zemljo ti veliki udarci pojasnjujejo, zakaj je nekaterim od teh udarcev uspelo zadeti Zemljo in niso vsi elementi šli v jedro Zemlje."
Bottke je dejal, da bi lahko poleg zapletov nekateri največji vplivi dejansko pluli po Zemlji in dejansko prišli na drugo stran - v zelo razdrobljenem stanju - in deževali nazaj na Zemljo. "Če je to res, to omogoča način širjenja drobcev po vsej Zemlji," pa je, kako se delci prerazporedijo okoli planetarnega telesa, res zanimivo vprašanje. Ta del potrebuje veliko več dela in je preprosto na robu tistega, kar lahko storimo številčno. "
Ko gre za vodo v Lunovi notranjosti - za katero se je nekoč mislilo, da je suha, vendar nedavne meritve vzorcev kažejo, da je vsebnost vode v luninem plašču med 200 in nekaj tisoč deli na milijardo - bi Bottkejev model lahko obravnaval tudi to težava.
"Če je res," piše ekipa v svojem prispevku, "je možno, da bi ga lahko isti projektil, ki je dobil večino LSE-jevih HSE, tudi oskrbel z vodo .... Kasnejši vložek ponuja alternativno razlago v primeru, da voda luninega plašča ne more migrirati od udarca Zemlje do naraščajoče Lune prek vročega in močno izparenega protolunarnega diska. "
Glede tega, zakaj so manjši projektili zadeli Luno v primerjavi z Zemljo, je Bottke dejal, da gre le za igro s številkami. "Začnemo s populacijo, ki ima določeno število velikih, srednjih in majhnih stvari," je dejal. "In naključno izberemo izstrelke iz te populacije in za vsakega velikega moža, ki zadene Luno, 20 zadene Zemljo. In igramo to igro, in če je število izstrelkov omejeno, če Luna od tega prebivalstva le enkrat ali dvakrat zadene, to pomeni, da bo Zemlja prizadeta 20-30 krat, to je dovolj, da nam to - v večini primerov - kar vidimo. "
Bottke je dejal, da mu je ta raziskava dala priložnost, da sodeluje z geokemiki, "ki imajo za povedati vse vrste zanimivih stvari, ki pomagajo omejiti procese, ki so prinesli nastanek planetov. Težava je v tem, da imajo včasih veliko informacij, vendar nimajo dinamičnega procesa, ki bi lahko deloval. Tako da s sodelovanjem mislim, da smo lahko dosegli nekaj zanimivih rezultatov. "
"Najbolj me navdušuje to, da bi morali uporabiti te številčnosti, ki jih imamo na Zemlji, Luni in Marsu, da bi resnično povedali zgodbo o nastanku planetov," je dejal Bottke.
Viri: Znanost, telefonski intervju z Bottkejem
