Mjesečeva površina s velikim kraterima bombardiranjem asteroida. Kredit za sliku: NASA Kliknite za povećanje
Sudari između embrionalnih planeta tijekom kritičnog razdoblja u ranoj povijesti Sunčevog sustava mogu objasniti neka prethodno neobjašnjiva svojstva planeta, asteroida i meteorita, prema istraživačima sa Sveučilišta Kalifornije, Santa Cruz, koji su opisali njihova otkrića u izdanju časopisa Nature od 12. siječnja.
Četiri 'zemaljska' ili stjenovita planeta (Zemlja, Mars, Venera i Merkur) su produkti početnog razdoblja, koje traje desetke milijuna godina, nasilnih sudara planetarnih tijela različitih veličina. Znanstvenici su ove događaje uglavnom razmatrali u smislu nakupljanja novog materijala i drugih učinaka na pogođenom planetu, dok je malo pozornosti posvećeno udarnom elementu. (Po definiciji, udarni element je manji od dvaju sudarajućih tijela.)
Ali kada se planeti sudare, ne drže se uvijek zajedno. Otprilike u pola vremena udarni udar veličine planeta koji udari u drugo tijelo veličine planeta će se odbiti, a ovi sudari 'udari i bježi' imaju drastične posljedice za udarni element, rekao je Erik Asphaug, izvanredni profesor znanosti o Zemlji na UCSC-u i prvi autor knjige papir o prirodi.
'Završite s planetima koji napuste mjesto zločina i izgledaju vrlo drugačije nego kada su došli - mogu izgubiti atmosferu, koru, čak i plašt, ili se mogu rastrgati u obitelj manjih objekata', rekao je Asphaug .
Ostaci ovih poremećenih udarača mogu se naći u cijelom pojasu asteroida i među meteoritima, koji su fragmenti drugih planetarnih tijela koja su sletjela na Zemlju, rekao je. Čak je i planet Merkur možda bio udarni udar koji je uklonio veći dio svojih vanjskih slojeva, ostavljajući mu relativno veliku jezgru i tanku koru i plašt, rekao je Asphaug. Međutim, taj scenarij ostaje spekulativan i zahtijeva dodatnu studiju, rekao je.
Asphaug i postdoktorski istraživač Craig Agnor koristili su moćna računala za pokretanje simulacija niza scenarija, od susreta na ispaši do izravnih pogodaka između planeta usporedivih veličina. Koautor Quentin Williams, profesor znanosti o Zemlji na UCSC, analizirao je rezultate ovih simulacija u smislu njihovih učinaka na sastav i konačno stanje preostalih objekata.
Istraživači su otkrili da čak i bliski susreti u kojima se dva objekta zapravo ne sudare mogu ozbiljno utjecati na manji objekt.
“Dok dva masivna objekta prolaze jedan blizu drugoga, gravitacijske sile izazivaju dramatične fizičke promjene – dekompresiju, topljenje, skidanje materijala, pa čak i uništavanje manjeg objekta”, rekao je Williams. 'Možete raditi puno fizike i kemije na objektima u Sunčevom sustavu, a da ih ni ne dodirnete.'
Planet vrši ogroman pritisak na sebe kroz vlastitu gravitaciju, ali gravitacijsko privlačenje većeg objekta koji prolazi blizu može uzrokovati nagli pad tog tlaka. Učinci ovog smanjenja tlaka mogu biti eksplozivni, rekao je Williams.
“To je kao da otkopčate najgaziranije piće na svijetu”, rekao je. “Ono što se događa kada se planet dekompresira za 50 posto je nešto što ne razumijemo baš dobro u ovoj fazi, ali to može pomaknuti kemiju i fiziku posvuda, stvarajući složenost materijala koji bi vrlo dobro mogao objasniti heterogenost vidimo u meteoritima.”
Smatra se da je formiranje zemaljskih planeta počelo fazom blagog nakupljanja unutar diska plina i prašine oko Sunca. Embrionalni planeti su progutali velik dio materijala oko sebe sve dok unutarnji Sunčev sustav nije ugostio oko 100 planeta veličine Mjeseca do Marsa, rekao je Asphaug. Gravitacijske interakcije jedna s drugom i s Jupiterom potom su izbacile ove protoplanete iz njihovih kružnih orbita, započevši eru divovskih udara koji su vjerojatno trajali 30 do 50 milijuna godina, rekao je.
Znanstvenici su koristili računala kako bi simulirali formiranje zemaljskih planeta iz stotina manjih tijela, ali većina tih simulacija pretpostavlja da se pri sudaru planeti zalijepe, rekao je Asphaug.
'Oduvijek smo znali da je to aproksimacija, ali planetima zapravo nije lako spojiti se', rekao je. 'Naši izračuni pokazuju da se moraju kretati prilično sporo i udarati gotovo direktno kako bi se nagomilali.'
Planetu je lako privući i nakupiti mnogo manji objekt od sebe. Međutim, u divovskim udarima između tijela veličine planeta udarna glava je usporediva po veličini s metom. U slučaju udaranja veličine Marsa u metu veličine Zemlje, udarna glava bi bila jedna desetina mase, ali u potpunosti polovica promjera Zemlje, rekao je Asphaug.
“Zamislite da se dva planeta sudaraju, jedan upola veći od drugog, pod tipičnim kutom udara od 45 stupnjeva. Otprilike polovica manjeg planeta zapravo ne siječe veći planet, dok je druga polovica zaustavljena na tragu', rekao je Asphaug. “Dakle, događa se ogromno smicanje, a onda imate nevjerojatno moćne plimne sile koje djeluju na bliskim udaljenostima. Kombinacija djeluje tako da razdvoji manji planet čak i dok odlazi, tako da u najtežim slučajevima udarni element gubi veliki dio svog plašta, a da ne spominjemo njegovu atmosferu i koru.”
Prema Agnoru, cijeli problem formiranja planeta vrlo je složen, a razotkrivanje uloge koju igraju fragmentacijski sudari udari i bježi zahtijevat će daljnje proučavanje. Međutim, proučavajući sudare planeta iz perspektive udarca, istraživači UCSC-a su identificirali fizičke mehanizme koji mogu objasniti mnoge zagonetne značajke asteroida.
Udari i pobjegni sudari mogu proizvesti široku lepezu različitih vrsta asteroida, rekao je Williams. 'Neki asteroidi izgledaju kao mali planeti, ne baš poremećeni, a na drugom kraju spektra su oni koji izgledaju kao pseće kosti bogate željezom u svemiru', rekao je. “Ovo je mehanizam koji može skinuti različite količine kamenog materijala koji sačinjava koru i plašt. Ono što je ostalo može se kretati od samo jezgre bogate željezom do cijelog niza mješavina s različitim količinama silikata.”
Jedna od zagonetki asteroidnog pojasa je dokaz širokog globalnog topljenja asteroida. Udarno grijanje je neučinkovito jer lokalno taloži toplinu. Nije jasno što bi asteroid moglo pretvoriti u veliku rastaljenu mrlju, ali depresuracija u sudaru 'udari i bježi' mogla bi učiniti trik, rekao je Asphaug.
'Ako tlak padne za faktor dva, možete prijeći s nečega što je samo vruće na nešto otopljeno', rekao je.
Depresurizacija također može iskuhati vodu i osloboditi plinove, što bi objasnilo zašto mnogi diferencirani meteoriti obično nemaju vodu i druge hlapljive tvari. Ove i druge procese uključene u sudare udari i bježi treba detaljnije proučiti, rekao je Asphaug.
'To je novi mehanizam za planetarnu evoluciju i formiranje asteroida, i sugerira mnogo zanimljivih scenarija koji zahtijevaju daljnje proučavanje', rekao je.
Izvorni izvor: NASA-ina astrobiologija