Silne kráterový lunárny povrch bombardovaním asteroidov. Obrazový kredit: NASA Kliknite pre zväčšenie
Podľa vedcov z Kalifornskej univerzity v Santa Cruz, vedci z Kalifornie, môžu kolízie medzi embryonálnymi planétami počas kritického obdobia v ranej histórii slnečnej sústavy zodpovedať za niektoré predtým nevysvetlené vlastnosti planét, asteroidov a meteoritov. svoje zistenia v 12. čísle časopisu Nature.
Štyri „pozemské“ alebo skalnaté planéty (Zem, Mars, Venuša a Ortuť) sú produktom počiatočného obdobia, trvajúceho desiatky miliónov rokov, násilných zrážok medzi planétovými telesami rôznych veľkostí. Vedci tieto udalosti väčšinou zvažovali z hľadiska nárastu nového materiálu a ďalších vplyvov na ovplyvnenú planétu, zatiaľ čo nárazovej hlavici sa venovala malá pozornosť. (Podľa definície je nárazové teleso menšie z dvoch kolíznych telies.)
Keď sa však zrazia planéty, nie vždy sa držia spolu. Približne o polovicu času sa nárazová hlavica zasiahnutá iným telesom podobným planéte odrazí a tieto zrážky typu „hit-and-run“ majú pre nárazovú hlavicu drastické následky, uviedol Erik Asphaug, docent na UCSC a prvý autor knihy Prírodný papier.
"Skončíte s planétami, ktoré opúšťajú scénu zločinu veľmi odlišne od toho, keď prišli - môžu stratiť atmosféru, kôru, dokonca aj plášť, alebo ich môžu roztrhnúť na rodinu menších predmetov," uviedol Asphaug. ,
Zvyšky týchto narušených nárazov možno nájsť na celom asteroidovom páse a medzi meteoritmi, ktoré sú úlomkami iných planétových telies, ktoré pristáli na Zemi. Dokonca aj planéta Ortuť mohla byť nárazovým nárazom, ktorý mal veľkú časť vonkajších vrstiev odizolovanú a zanechal ju s relatívne veľkým jadrom a tenkou kôrou a plášťom, uviedol Asphaug. Tento scenár však zostáva špekulatívny a vyžaduje ďalšie štúdium.
Asphaug a postdoktorandský výskumník Craig Agnor použil výkonné počítače na spustenie simulácie rôznych scenárov, od pasúcich sa stretnutí až po priame zásahy medzi planétami porovnateľnej veľkosti. Spoluautor Quentin Williams, profesor vied o Zemi na UCSC, analyzoval výsledky týchto simulácií z hľadiska ich účinkov na zloženie a konečný stav zvyšných objektov.
Vedci zistili, že aj menšie stretnutia, pri ktorých sa tieto dva objekty v skutočnosti nezrážajú, môžu vážne ovplyvniť menší objekt.
"Keď dva masívne objekty prechádzajú blízko seba, gravitačné sily vyvolávajú dramatické fyzikálne zmeny - dekompresiu, roztavenie, odstránenie materiálu a dokonca zničenie menšieho objektu," uviedol Williams. „Na objektoch v slnečnej sústave môžete robiť veľa fyziky a chémie bez toho, aby ste sa ich dotkli.“
Planéta vyvíja na seba obrovský tlak prostredníctvom gravitácie, ale gravitačný ťah väčšieho objektu prechádzajúceho blízko môže spôsobiť prudký pokles tohto tlaku. Účinky tejto redukcie tlaku môžu byť výbušné, uviedol Williams.
"Je to ako odšťavovať najsýtší nápoj na svete," uviedol. „Čo sa stane, keď sa planéta dekomprimuje o 50 percent, je niečo, čomu v tejto fáze nerozumieme, ale môže to posunúť chémiu a fyziku všade, čím sa vytvorí zložitosť materiálov, ktoré by mohli veľmi dobre zodpovedať za heterogenitu. vidíme v meteoritoch. “
Predpokladá sa, že tvorba pozemských planét začala fázou jemného narastania v disku plynu a prachu okolo Slnka. Embryonálne planéty hltali veľkú časť materiálu okolo nich, kým sa vo vnútri slnečnej sústavy hostilo okolo planét veľkosti Mars asi 100 Mesíc, povedal Asphaug. Gravitačné interakcie medzi sebou as Jupiterom potom vyhodili tieto protoplanety z ich kruhových obežných dráh, čím spustili éru obrovských vplyvov, ktoré pravdepodobne trvali 30 až 50 miliónov rokov.
Vedci použili počítače na simuláciu tvorby pozemských planét zo stoviek menších tiel, ale väčšina z týchto simulácií predpokladala, že keď sa zrazia planéty, držia sa, povedal Asphaug.
"Vždy sme vedeli, že je to aproximácia, ale v skutočnosti nie je ľahké zlúčiť planéty," uviedol. "Naše výpočty ukazujú, že sa musia pohybovať pomerne pomaly a zasiahnuť takmer priamo, aby sa mohli zintenzívniť."
Pre planétu je ľahké prilákať a zafixovať omnoho menší objekt, než je sám. Pri obrovských vplyvoch medzi telesami veľkosti planéty je však veľkosť nárazovej hlavice porovnateľná s cieľom. V prípade, že nárazová hlavica veľkosti Marsu zasiahne cieľ zemskej veľkosti, nárazová hlavica by predstavovala jednu desatinu hmotnosti, ale úplne polovicu priemeru Zeme, povedal Asphaug.
„Predstavte si, ako sa zrážajú dve planéty, jedna tak veľká ako druhá, pri typickom uhle nárazu 45 stupňov. Približne polovica menšej planéty skutočne nepretína väčšiu planétu, zatiaľ čo druhá polovica je zastavená vo svojich stopách, “povedal Asphaug. „Takže sa deje obrovské strihanie a potom máte neuveriteľne silné prílivové sily pôsobiace na krátke vzdialenosti. Táto kombinácia sa snaží rozobrať menšiu planétu od seba, aj keď odchádza, takže v najťažších prípadoch nárazová hlavica stratí veľkú časť svojho plášťa, nehovoriac o jej atmosfére a kôre. “
Podľa Agnora je celý problém formovania planéty veľmi komplexný a na vyriešenie úlohy, ktorú zohrávajú zrážky typu hit-and-run, bude potrebné ďalšie štúdium. Pri skúmaní planetárnych zrážok z hľadiska nárazovej hlavice však vedci UCSC identifikovali fyzikálne mechanizmy, ktoré môžu vysvetliť mnoho záhadných vlastností asteroidov.
Kolízie typu run-and-run môžu produkovať širokú škálu rôznych druhov asteroidov, uviedol Williams. "Niektoré asteroidy vyzerajú ako malé planéty, nie veľmi rušené, a na druhom konci spektra sú tie, ktoré vyzerajú ako kozie psy bohaté na železo vo vesmíre," uviedol. „Jedná sa o mechanizmus, ktorý dokáže odstrániť rôzne množstvá kamenného materiálu, ktorý tvorí kôru a plášť. To, čo zostáva, sa môže pohybovať od jadra bohatého na železo cez celú skupinu zmesí s rôznymi množstvami kremičitanov. “
Jedným z hádaniek asteroidového pásu je dôkaz rozšíreného globálneho topenia asteroidov. Rázové vykurovanie je neúčinné, pretože lokálne ukladá teplo. Nie je jasné, čo by mohlo premeniť asteroid na veľkú roztavenú guľu, ale odtlakovanie v zrážke typu hit-and-run môže tento trik urobiť, povedal Asphaug.
"Ak tlak klesne dvakrát, môžete prejsť od niečoho, čo je horúce, k niečomu roztavenému," uviedol.
Odtlakovanie môže tiež odvádzať vodu a uvoľňovať plyny, čo by vysvetľovalo, prečo mnoho diferencovaných meteoritov nemá tendenciu byť bez vody a iných prchavých látok. Tieto a ďalšie procesy, ktoré sa podieľajú na zrážkach typu „hit-and-run“, by sa mali podrobnejšie študovať, povedal Asphaug.
"Je to nový mechanizmus pre vývoj planéty a formovanie asteroidov a navrhuje veľa zaujímavých scenárov, ktoré si vyžadujú ďalšie štúdium," uviedol.
Pôvodný zdroj: NASA Astrobiology
