Mjesečna površina snažno lučena bombardiranjem asteroida. Kreditna slika: NASA Klikni za veću sliku
Sudari udara između embrionalnih planeta tijekom kritičnog razdoblja u ranoj povijesti Sunčevog sustava mogu objasniti neka prethodno neobjašnjiva svojstva planeta, asteroida i meteorita, prema istraživanju kalifornijskog sveučilišta u Santa Cruzu njihova otkrića u 12. broju časopisa Nature.
Četiri „zemaljska“ ili stjenovita planeta (Zemlja, Mars, Venera i Merkur) proizvodi su početnog razdoblja, u trajanju od nekoliko desetaka milijuna godina, nasilnih sudara između planetarnih tijela različitih veličina. Znanstvenici su te događaje uglavnom smatrali prikupljanjem novog materijala i drugim učincima na planetu u kojoj je bio pogođeni, dok je malo pažnje posvećeno udarcima. (Po definiciji, udarac je manji od dvaju sudarajućih tijela.)
Ali kada se planeti sudaraju, oni se ne drže uvijek zajedno. Otprilike polovica vremena planetarni udarni udar koji udara o drugo tijelo veličine planete odskočit će, a ti udari udaraca imaju drastične posljedice za udarni udar, rekao je Erik Asphaug, izvanredni profesor znanosti o Zemlji na UCSC i prvi autor papir Nature.
"Završili ćete sa planetama koji napuštaju mjesto zločina i izgledaju vrlo različito od onoga kada su ušli - mogu izgubiti atmosferu, kore, čak i plašt ili ih mogu razdvojiti u obitelj manjih predmeta", rekao je Asphaug ,
Ostaci ovih poremećenih udaraca mogu se naći u cijelom asteroidnom pojasu i među meteoritima, koji su fragmenti drugih planetarnih tijela koja su sletila na Zemlju, rekao je. Čak je i planet Merkur mogao biti pogođen udarcem kojem je odstranjen veći dio vanjskih slojeva, ostavljajući mu relativno veliku jezgru i tanku koru i plašt, rekao je Asphaug. Međutim, taj scenarij ostaje nagađajući i zahtijeva dodatno istraživanje, rekao je.
Asphaug i postdoktorski istraživač Craig Agnor koristio su moćna računala kako bi pokrenuli simulacije različitih scenarija, od ispaše susreta do izravnih udara između planeta slične veličine. Koauthor 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 sudaraju mogu ozbiljno utjecati na manji objekt.
"Dok dva masivna objekta prolaze jedna pored druge, gravitacijske sile izazivaju dramatične fizičke promjene - dekomprimiranje, taljenje, uklanjanje materijala, pa čak i uništavanje manjeg predmeta", rekao je Williams. "Možete učiniti puno fizike i kemije na objektima Sunčevog sustava, čak i ako ih ne dodirnete."
Planeta vrši ogroman pritisak na sebe putem gravitacije, ali gravitacijsko povlačenje većeg predmeta koji prolazi pored može uzrokovati da pad pritiska naglo padne. Učinci ove smanjivanja pritiska mogu biti eksplozivni, rekao je Williams.
"To je poput uništavanja najviše gaziranog pića na svijetu," rekao je. "Što se dogodi kad se planeta dekomprimira za 50 posto je nešto što u ovoj fazi ne razumijemo baš dobro, ali to može pomaknuti kemiju i fiziku na sve strane, stvarajući složenost materijala koji bi vrlo dobro mogli objasniti heterogenost vidimo u meteoritima. "
Smatra se da je formiranje zemaljskih planeta započelo fazom nježnog nakupljanja unutar diska plina i prašine oko Sunca. Embrionalni planeti prosipali su veći dio materijala oko sebe dok se unutarnji Sunčev sustav nije nalazio oko 100 Mjesečevih planeta veličine planeta Marsa, rekao je Asphaug. Gravitacijske interakcije jedni s drugima i s Jupiterom potom su izbacile ove protoplanete sa svojih kružnih orbita, pokrenuvši razdoblje divovskih udara koji su vjerojatno trajali 30 do 50 milijuna godina, rekao je.
Znanstvenici su koristili računala kako bi simulirali stvaranje zemaljskih planeta sa stotina manjih tijela, ali većina tih simulacija pretpostavila se da kada se planeti sudaraju, oni se slijepe, rekao je Asphaug.
"Oduvijek smo znali da je to aproksimacija, ali zapravo nije lako spajanje planeta", rekao je. "Naši izračuni pokazuju da se oni moraju kretati prilično sporo i gotovo udariti glavom da bi se postigli."
Planetu je lako privući i prikupati mnogo manji objekt od sebe. Međutim, kad je riječ o džinovskom utjecaju između tijela veličine planeta, udarni udar može se usporediti s ciljem. U slučaju da je udarni udar veličine Marsa pogodio cilj veličine Zemlje, udarac bi bio jedna desetina mase, ali potpuno polovica promjera Zemlje, rekao je Asphaug.
"Zamislite da se sudaraju dvije planete, jedna polovina veća od druge, pod tipičnim uglom od 45 stupnjeva. Otprilike polovina manjeg planeta zapravo ne presijeca veću planetu, dok je druga polovica zaustavljena mrtva u svojim tragovima ", rekao je Asphaug. "Dakle, odvija se ogromno šišanje, a zatim imate nevjerojatno snažne plimne snage koje djeluju na bliskoj udaljenosti. Kombinacija djeluje na razdvajanje malog planeta čak i dok odlazi, pa u najtežim slučajevima udarna glava gubi veliki dio svog plašta, a da ne spominjemo njegovu atmosferu i kore. "
Prema Agnoru, cjelokupni je problem formiranja planeta vrlo složen, a otkrivanje uloge koju igraju sudari s fragmentacijom udaraca zahtijevat će dalja proučavanja. Istražujući planetarne sudare iz perspektive udarca, istraživači s UCSC prepoznali su fizičke mehanizme koji mogu objasniti mnoge zbunjujuće značajke asteroida.
Sudari udara i udara mogu proizvesti široku lepezu raznih vrsta asteroida, rekao je Williams. "Neki asteroidi izgledaju poput malih planeta, nisu previše uznemireni, a na drugom kraju spektra su oni koji izgledaju poput psećih kostiju bogatih željezom u svemiru", rekao je. "Ovo je mehanizam koji može ukloniti različite količine kamenitog materijala koji sačinjava koru i plašt. Ono što preostaje može varirati od samo jezgre bogate željezom preko čitavog paketa mješavina s različitim količinama silikata. "
Jedna od zagonetki asteroidnog pojasa dokaz je raširenog globalnog topljenja asteroida. Grijanje pod utjecajem je neučinkovito jer lokalno taloži toplinu. Nije jasno što bi asteroid moglo pretvoriti u veliku rastopljenu mrlju, ali depresija u naletima sudara mogao bi učiniti trik, rekao je Asphaug.
"Ako tlak padne za faktor dva, možete prijeći iz nečeg što je vruće do nečeg rastopljenog", rekao je.
Umanjivanje pritiska također može povući vodu i ispuštati plinove, što bi objasnilo zašto mnogi diferencirani meteoriti nemaju vodu i druge hlapljive tvari. Ove i druge procese koji su uključeni u sudare pri padu i udesu treba detaljnije proučiti, rekao je Asphaug.
"To je novi mehanizam za planetarnu evoluciju i stvaranje asteroida, a on sugerira puno zanimljivih scenarija koji zahtijevaju daljnje proučavanje", rekao je.
Izvorni izvor: NASA Astrobiology
