Voimakkaasti kraatterinen kuun pinta pommittamalla asteroideja. Kuvan luotto: NASA Klikkaa suuremmaksi
Kliinisten alkioiden planeettojen väliset törmäykset kriittisen ajanjakson aikana aurinkokunnan varhaishistoriassa voivat johtaa joihinkin aiemmin selittämättömiin planeettojen, asteroidien ja meteoriittien ominaisuuksiin, selvittivät Kalifornian yliopiston Santa Cruzin yliopiston tutkijat, jotka kuvasivat kuvausta heidän löytönsä Nature-lehden 12. tammikuuta ilmestyneessä lehdessä.
Neljä "maanpäällistä" tai kallioista planeettaa (maa, Mars, Venus ja elohopea) ovat kymmenien miljoonien vuosien kestävän alkujakson tuotteita erikokoisten planeettakappaleiden välisissä väkivaltaisissa törmäyksissä. Tutkijat ovat useimmiten tarkastelleet näitä tapahtumia uuden materiaalin lisääntymisen ja muiden vaikutusten vaikutuksena vaikutettuun planeettaan, kun taas iskulaitteeseen on kiinnitetty vähän huomiota. (Määritelmän mukaan iskulaite on pienempi kahdesta törmäävästä kappaleesta.)
Mutta planeettojen törmääessä ne eivät aina pidä kiinni toisistaan. Noin puolessa ajasta toiseen planeetan kokoiseen vartaloon iskevä planeettokokoinen iskulaite poistuu pois, ja näillä osuma-isku-törmäyksillä on dramaattiset vaikutukset iskulaitteeseen, kertoi Erik Asphaug, UCSC: n maatieteiden apulaisprofessori ja UCSC: n ensimmäinen kirjoittaja. Luonto-paperi.
"Loppujen lopuksi planeetat, jotka lähtevät rikoksen tapahtumapaikalta, näyttävät hyvin erilaisilta kuin heidän saapuessaan - ne voivat menettää ilmakehän, kuoren, jopa vaipan tai heidät voi hajottaa pienempien esineiden perheeseen", Asphaug sanoi .
Hänen mukaansa näiden hajotettujen iskulaitteiden jäänteet löytyvät koko asteroidihihnalta ja meteoriittien joukosta, jotka ovat fragmentteja muista planeetan ruumista, jotka ovat laskeutuneet maan päälle. Jopa Mercury-planeetta on saattanut olla lyöty iskuelementti, jonka suurin osa sen ulkokerroksista oli riisuttu pois, jättäen sille suhteellisen suuren ytimen ja ohuen kuoren ja vaipan, Asphaug sanoi. Tämä skenaario on kuitenkin edelleen spekulatiivinen ja vaatii lisätutkimuksia, hän sanoi.
Asphaug ja tutkijatohtori Craig Agnor käyttivät tehokkaita tietokoneita simulaatioiden suorittamiseen erilaisissa tilanteissa aina laiduntamisista kohtaamiseen ja vastaavien kokoisten planeettojen väliseen suoraan osumiseen. CoCordhor Quentin Williams, UCSC: n maatieteiden professori, analysoi näiden simulaatioiden tuloksia niiden vaikutusten perusteella jäännöskohteiden koostumukseen ja lopulliseen tilaan.
Tutkijat havaitsivat, että jopa läheiset kohtaamiset, joissa kaksi esinettä eivät itse asiassa törmää, voivat vaikuttaa vakavasti pienempään esineeseen.
"Kun kaksi massiivista esinettä kulkee lähellä toisiaan, gravitaatiovoimat aiheuttavat dramaattisia fyysisiä muutoksia - puristamalla, sulamalla, poistamalla materiaalin pois ja jopa tuhoamalla pienemmän esineen", Williams sanoi. "Voit tehdä paljon fysiikkaa ja kemiaa aurinkokunnan kohteissa edes koskematta niitä."
Maapallo kohdistaa itsepainovoiman kautta valtavan paineen itseensä, mutta läheltä kulkevan suuremman esineen painovoimaveto voi aiheuttaa sen, että paine laskee sademääräisesti. Tämän paineistuksen vaikutukset voivat olla räjähtäviä, Williams sanoi.
"Se on kuin maailman hiilihapollisimman juoman purkaminen", hän sanoi. "Mitä tapahtuu, kun planeetta puristuu 50 prosentilla, emme ymmärrä kovinkaan hyvin tässä vaiheessa, mutta se voi siirtää kemiaa ja fysiikkaa kaikkialla, tuottaen monimutkaisia materiaaleja, jotka voisivat hyvin ottaa huomioon heterogeenisyyden näemme meteoriiteissa. ”
Maanpäällisten planeettojen muodostumisen uskotaan alkavan hellävaraisella vaiheella aurinkoa ympäröivässä kaasu- ja pölylevyssä. Alkion planeetat hiukkasivat suuren osan materiaalista ympärilleen, kunnes sisäinen aurinkokunta isännöi noin 100 Kuun kokoista Marsin kokoista planeettaa, Asphaug sanoi. Gravitaatiovuorovaikutus toistensa ja Jupiterin kanssa heitti sitten nämä protoplaneetit pois niiden pyöreästä kiertoradasta, aloittaen jättiläismäisten aikakauden, joka kesti todennäköisesti 30-50 miljoonaa vuotta, hän sanoi.
Tutkijat ovat käyttäneet tietokoneita simuloimaan maanpäällisten planeettojen muodostumista sadoista pienemmistä kappaleista, mutta suurin osa näistä simulaatioista olettaa, että planeettojen törmääessä ne tarttuvat, Asphaug sanoi.
"Olemme aina tienneet, että se on likiarvo, mutta planeetoilla ei oikeastaan ole helppoa sulautua yhteen", hän sanoi. "Laskelmamme osoittavat, että heidän on liikuttava melko hitaasti ja osuttava melkein päähän saadakseen aikaan."
Maapallolla on helppo houkutella ja kerätä paljon pienempi esine kuin itse. Maapallon kokoisten kappaleiden välisissä jättiläismäisissä iskuissa iskuri on kuitenkin kooltaan verrattavissa kohteeseen. Jos Marsin kokoinen iskulaite osuu maapallon kokoiseen kohteeseen, iskulaitteen olisi oltava kymmenesosa massasta, mutta täysin puolet maapallon halkaisijasta, Asphaug sanoi.
”Kuvittele, että kaksi planeettaa törmää yhteen, toinen puoli yhtä suuri kuin toinen, tyypillisessä 45 asteen iskukulmassa. Noin puolet pienemmästä planeetasta ei oikeastaan leikkaa suurempaa planeettaa, kun taas toinen puoli pysähtyy kuolleen jälkilleen ”, Asphaug sanoi. ”Joten siellä on valtava leikkaus, ja sitten sinulla on uskomattoman voimakkaita vuorovesivoimia, jotka toimivat lähellä etäisyyksiä. Yhdistelmä pyrkii vetämään pienemmän planeetan toisistaan jopa poistuessaan, joten vakavimmissa tapauksissa iskulaite menettää suuren osan vaipansa, puhumattakaan ilmakehästään ja kuorestaan. "
Agnorin mukaan koko planeetan muodostumisongelma on erittäin monimutkainen, ja osuma-aja-sirpaloitavien törmäysten roolin selvittäminen vaatii lisätutkimuksia. Tutkimalla planeettojen törmäyksiä iskulaitteen näkökulmasta, UCSC: n tutkijat ovat kuitenkin löytäneet fyysisiä mekanismeja, jotka voivat selittää monia asteroidien hämmentäviä piirteitä.
Hit-and-run-törmäykset voivat tuottaa laajan valikoiman erilaisia asteroideja, Williams sanoi. "Jotkut asteroidit näyttävät pieniltä planeetoilta, eivät ole kovinkaan häiriintyneitä, ja spektrin toisessa päässä ovat sellaisia, jotka näyttävät raudasta rikkailta koiran luuilta avaruudessa", hän sanoi. ”Tämä on mekanismi, joka voi poistaa eri määrät kivistä materiaalia, joka muodostaa kuoren ja vaipan. Mitä jäljelle jää, voi vaihdella vain raudasta rikkaasta ytimestä kokonaiseen sarjaan seoksia, joissa on erilaisia määriä silikaatteja. "
Yksi asteroidihihnan palapeleistä on todiste asteroidien laajalle levinneestä globaalista sulamisesta. Vaikutuslämmitys on tehoton, koska se kerää lämpöä paikallisesti. Ei ole selvää, mikä voisi muuttaa asteroidin suureksi sulasepiksi, mutta paineistus osuma-isku-törmäyksessä saattaa tehdä tempun, Asphaug sanoi.
"Jos paine laskee kerroin kaksi, voit siirtyä jostakin, joka on vain kuuma, jotain sulaa", hän sanoi.
Paineenalennus voi myös kiehua vedestä ja vapauttaa kaasuja, mikä selittää miksi monissa erilaistuneissa meteoriiteissa on yleensä vettä ja muita haihtuvia aineita. Näitä ja muita osuma-aja-yhteentörmäyksiin liittyviä prosesseja tulisi tutkia yksityiskohtaisemmin, Asphaug sanoi.
"Se on uusi planeettojen evoluution ja asteroidien muodostumisen mekanismi, ja se ehdottaa paljon mielenkiintoisia skenaarioita, jotka vaativat lisätutkimuksia", hän sanoi.
Alkuperäinen lähde: NASA Astrobiology
