Jedným zo základných problémov planetárnej vedy je snaha zistiť, ako sa planétové telá vo vnútornej slnečnej sústave formovali a vyvíjali. Nový počítačový model naznačuje, že obrovské objekty - niektoré také veľké ako veľké objekty Kuiperovho pásu, ako Pluto a Eris - pravdepodobne v neskorých fázach planétovej formácie búšili Zem, Mesiac a Mars, čím prinesú ťažké kovy na planétové povrchy. Tento model - vytvorený rôznymi výskumníkmi z celého lunárneho vedeckého inštitútu NASA - prekvapivo oslovuje mnoho rôznych hádaniek po celej Slnečnej sústave, ako je napríklad to, ako si Zem môže udržať kov-milujúci, prvky ako zlato a platina, ktoré sa nachádzajú v jej plášťoch, ako vnútro Mesiac by mohol byť skutočne mokrý a divné rozdelenie vo veľkosti asteroidov.
„Väčšina dôkazov o tom, čo sa stalo v neskorých fázach planetárnej formácie, sa postupom času vymazala,“ uviedol Bill Bottke z Juhozápadného výskumného ústavu, ktorý viedol výskumný tím. „Chodník, ktorý sledujeme v týchto svetoch, je dosť chladný a byť schopný vyťažiť viac informácií z toho, čo máme, a byť schopný odpovedať na niektoré dlhodobé problémy, je celkom vzrušujúce.“
Bottke povedal časopisu Space Magazine, že príbeh, ktorý tento nový model hovorí, „nie je taký zložitý, ako vyzerá na prvý pohľad,“ povedal. „Zahŕňa to veľa konceptov a niektoré z nich už nejaký čas existujú.“
Bottke a jeho tím zverejnili svoje výsledky v časopise Science.
Vedci začali všeobecne akceptovanou teóriou toho, ako bol náš Mesiac vytvorený obrovským dopadom medzi ranou Zemou a iným planetárnym telom veľkosti Marsu. "Bola to najtraumatickejšia udalosť, akú Zem pravdepodobne prešla, a to bol čas, keď pravdepodobne aj Zem a Mesiac vytvorili svoje jadrá," uviedol Bottke.
Ťažké železo padlo do stredu týchto dvoch telies a takzvané vysoko siderofilné alebo kov milujúce prvky, ako rénium, osmium platina, paládium a zlato, mali následne po železe a iných kovoch nasledovať železo a iné kovy. udalosti tvoriacej Mesiac, čím sa skalné kôry a plášte týchto telies zbavujú týchto prvkov.
„Tieto prvky radi sledujú kov,“ povedal Bottke, „takže ak kov odteká do jadra, tieto prvky by s nimi chceli odtiecť. Takže, ak je to správne, očakávali by sme, že horniny pochádzajúce z nášho plášťa by nemali mať takmer žiadne vysoko siderofilné prvky, možno 10 až mínus 5. Úroveň. Prekvapivo to však nie je to, čo vidíme. V porovnaní s tým, čo by sme očakávali, sú faktorom, ktorý je menší ako 200, iba menej. “
Bottke uviedol, že o tomto probléme sa hovorí od 70. rokov minulého storočia, s rôznymi návrhmi, ako tento problém vyriešiť.
„Najvýhodnejšou odpoveďou je, že po dopade na formovanie Mesiaca boli na Zemi aj ďalšie veci, ktoré zasiahli Zem v neskorých fázach formovania planéty, objekty, ktoré boli menšie a tieto menšie objekty tieto prvky doplnili a dali nám hojnosť, ktorú sme pozri dnes. Toto označujeme ako neskoré narastanie, “povedal.
Na Mesiaci sa stalo to isté. S týmto scenárom sa však vyskytol problém. Pomer týchto prvkov na Zemi v porovnaní s horninami na Mesiaci je asi 1 000 k 1.
"Gravitačný prierez Zeme je asi 20-krát väčší ako Mesiac," uviedol Bottke, "Takže na každý objekt, ktorý zasiahol Mesiac, malo na Zem dopadnúť asi dvadsať." A ak tieto prvky prinesie neskoré narastanie, mali by ste mať pomer asi 20: 1. To však nie je to, čo vidíme - vidíme pomer 1 000: 1. “
Planetárny dynamacista Bottke o tom diskutoval s kolegom Davidom Nesvorným, tiež zo spoločnosti SWRI, ako aj s geofyzikálno-geochemickými modelármi, ako je Richard Walker z University of Maryland, James Day z University of Maryland a Linda Elkins-Tanton z University of Maryland. Massachusettský Inštitút Technológie.
Prišli s počítačovým modelom, ktorý akoby poskytoval odpoveď.
"Pri hraní rulety s týmito objektmi som zistil, že Zem často zasiahli obrovské impaktory, ktoré Mesiac nikdy neuvidí," uviedol Bottke. "Tento výsledok naznačuje, že veciam, ktoré zasiahli Zem a Mesiac na konci obdobia formovania planéty, dominovali veľmi veľké objekty."
Model predpovedal, že najväčší z neskorých impaktorov na Zemi, v priemere 2 400 - 3 200 km (1 500 - 2 000 míľ), zatiaľ čo v prípade Mesiaca približne 240 - 320 km.
Bottke to nazval „roztomilý“ výsledok - potrebovali však ďalšie podporné dôkazy. Pozreli sa teda na poslednú prežívajúcu populáciu vecí, ktoré stavali planéty, vnútorný pás asteroidov. "Nájdete veľké asteroidy ako Ceres, Vesta a Pallas," uviedol Bottke, takže sú tu veľké 500 až 900 km, ale vaše ďalšie najväčšie asteroidy sú vzdialené len asi 250 km. To sa zhodovalo s veľkosťami, s ktorými náš model prišiel, “v ktorých nie sú v tejto oblasti pozorované žiadne asteroidy s veľkosťami„ medzi “.
Ďalej sa pozreli na Mars, ktorý má niektoré veľmi veľké povodia dopadu, ktoré pravdepodobne zostali z čias vytvorenia planéty, vrátane povodia Borealis, ktoré je také veľké, že pravdepodobne zapríčiňuje rozdiely v severnej a južnej pologuli Červená planéta.
„Pozerali sme a premietali veľkosť nárazových telies, ktoré by vytvorili tieto nárazové nádrže, a videli sme, že rozdelenie veľkostí bolo veľmi podobné tomu, čo sa predpokladalo pre Zem a Mesiac, a tiež to, čo sa nachádza vo vnútornom asteroidovom páse.
Takže všetky tieto veci spolu - teoretický základ, pozorovacie dôkazy z prvkov na Zemi a Mesiaci a dopady na Mars spoločne hovoria niečo o distribúcii veľkostí objektov na konci planetárnej formácie.
A aké sú dôsledky?
"Mohli by sme robiť predpovede toho, čo v tom čase zasiahlo Zem, Mesiac a Mars, a oni sa zarovnajú s tým, čo vidíme na povrchoch," povedal Bottke. "Na Marse môžeme hrať hru o tom, čo sú najväčšie projektily, ktoré mali zasiahnuť Mars, a dobre sa hodí k veľkosti tej veľkej nádrže, ktorá sa vytvorila na Marse, a tiež vytvorilo množstvo prvkov, ktoré tam vidíme."
"Pokiaľ ide o Mesiac, najväčšie nárazové telesá by boli 250 - 300 km, čo je asi veľkosť povodia Aiken na južnom póle," pokračoval Bottke. „Pokiaľ ide o Zem, títo veľkí dopadači vysvetľujú, prečo sa niektorým z týchto dopadov podarilo zasiahnuť Zem a nie všetky prvky prešli do jadra Zeme.“
Bottke uviedol, že niektoré z najväčších vplyvov, ktoré sa v skutočnosti môžu skutočne premôcť Zemou, skutočne vyšli na druhú stranu - vo veľmi roztrieštenom stave - a pršali späť na Zem. „Ak je to pravda, poskytuje to spôsob, ako šíriť úlomky po celej Zemi,“ povedal, „ale to, ako sa trosky rozdeľujú okolo planétového tela, je skutočne zaujímavá otázka. Táto časť si vyžaduje oveľa viac práce a práve teraz je na okraji toho, čo môžeme urobiť číselne. “
Pokiaľ ide o vodu vo vnútri Mesiaca, ktorá bola kedysi považovaná za suchú, ale posledné merania vzoriek naznačujú, že obsah vody v lunárnom plášti je medzi 200 a niekoľkými tisíckami častíc na miliardu - Bottkeov model by to tiež mohol riešiť problém.
„Ak je to pravda,“ píše tím vo svojom článku, „je možné, že ten istý projektil, ktorý dodal väčšinu HSE mesiaca, mohol byť tiež zásobený vodou…. Neskoré zväčšenie poskytuje alternatívne vysvetlenie v prípade, že lunárna plášťová voda nemôže migrovať. od post-obrovského dopadu Zeme na rastúci Mesiac prostredníctvom horúceho a do značnej miery odpareného protolunárneho disku. “
Pokiaľ ide o to, prečo menšie projektily zasiahli Mesiac v porovnaní so Zemou, Bottke povedal, že je to iba hra s číslami. "Začneme s populáciou, ktorá má určitý počet veľkých vecí, vecí stredných rozmerov a malých vecí," uviedol. "A náhodne vyberieme projektily z tejto populácie a pre každého jedného veľkého chlapa, ktorý zasiahne Mesiac, 20 zasiahlo Zem." Hráme túto hru a ak je počet projektilov obmedzený, ak Mesiac zasiahne túto populáciu iba raz alebo dvakrát, znamená to, že Zem zasiahne 20-30 krát, čo nám stačí - vo väčšine prípadov - čo vidíme. “
Bottke uviedol, že tento výskum mu dal šancu pracovať s geochemikmi, „ktorí majú k dispozícii mnoho zaujímavých vecí, ktoré pomáhajú obmedzovať procesy, ktoré spôsobili formovanie planéty. Problém je v tom, že niekedy majú skvelé informácie, ale nemajú dynamický proces, ktorý môže fungovať. Takže spoločnou prácou si myslím, že sme dokázali prísť so zaujímavými výsledkami. “
"Najvzrušujúcejšie pre mňa je, že by sme mali byť schopní využiť tieto hojnosti, ktoré máme na Zemi, Mesiaci a Marse, aby skutočne rozprávali príbeh o formovaní planéty," uviedol Bottke.
Zdroje: veda, telefonický rozhovor s Bottke
