Jedan od temeljnih problema planetarne znanosti pokušava utvrditi kako su se planetarna tijela u unutarnjem Sunčevom sustavu formirala i razvijala. Novi računalni model sugerira da su ogromni predmeti - neki veliki poput velikih Kuiperovih pojaseva poput Plutona i Erisa - vjerojatno potapali Zemlju, Mjesec i Mars tijekom kasnih faza planetarne formacije, dovodeći teške metale na planetarne površine. Ovaj model - kreiran od strane raznih istraživača s NASA-inog Lunar Science Instituta - iznenađujuće se bavi mnogim raznim zagonetkama Sunčevog sustava, poput načina na koji bi Zemlja mogla zadržati metal koji voli, elemente poput zlata i platine pronađene u svom plaštu, kako unutrašnjost Mjesec bi zapravo mogao biti mokar, a čudna raspodjela u veličinama asteroida.
"Većina dokaza o onome što se dogodilo tijekom kasnih faza planetarne formacije s vremenom je izbrisano", rekao je Bill Bottke iz istraživačkog instituta Southwest, koji je vodio istraživački tim. "Staza koju smo pratili na tim svjetovima prilično je hladna i prilično je uzbudljivo biti iskopati više informacija iz onoga što imamo i biti u stanju odgovoriti na neke dugogodišnje probleme."
Bottke je za Space Magazine rekao da priča koju ovaj novi model govori "nije tako složena kao što izgleda na prvi pogled", rekao je. "To uključuje puno koncepata zajedno, a neki su zapravo već neko vrijeme prisutni."
Bottke i njegov tim objavili su svoje rezultate u časopisu Znanost.
Istraživači su započeli sa široko prihvaćenom teorijom o tome kako je naš Mjesec stvoren džinovskim udarom između rane Zemlje i drugog planetarnog tijela veličine Marsa. "To je bio najtraumatičniji događaj kroz koji je Zemlja vjerojatno ikada prošla, a to su bila vremena kada su vjerojatno Zemlja i Mjesec formirali svoje jezgre", rekao je Bottke.
Teško željezo pala je u središte dvaju tijela, a takozvani visoko siderofili, ili metali koji vole ljude, elementi poput renija, osmijum platine, paladija i zlata trebali su nakon toga željezo i druge metale slijediti do jezgre događaja stvaranja Mjeseca, ostavljajući kamenite kore i plastete ovih tijela praznima tih elemenata.
"Ovi elementi vole slijediti metal", rekao je Bottke, "pa ako se metal izvlači do srži, ti bi se elementi htjeli isušiti sa njima. Ako je to tačno, što bismo očekivali da stijene izvedene iz našeg plašta ne bi smjele imati gotovo nikakvih visoko siderofilnih elemenata, možda od 10 do minus 5-te razine. Ali iznenađujuće, to nije ono što vidimo. Oni su samo manje obiluje faktorom manjim od 200, u usporedbi s onim što bismo očekivali, faktorom 100.000 ili tako nešto. "
Bottke je rekao da se o ovom problemu govori još od 1970-ih, sa raznim prijedlozima kako odgovoriti na problem.
„Najprihvatljiviji odgovor je da su se nakon udara formiranja Mjeseca dogodile i druge stvari koje su pogodile Zemlju u kasnim fazama formiranja planeta, predmeti koji su bili manji, a ti su manji objekti obnavljali te elemente i dali nam obilje vidi danas. To je ono što mi nazivamo kasnom rastu ", rekao je.
Na Mjesecu se događalo isto. No, postojao je problem s tim scenarijem. Omjer ovih elemenata na Zemlji u usporedbi sa stijenama na Mjesecu je oko 1000 do 1.
"Gravitacijski presjek Zemlje je oko 20 puta veći od Mjeseca", rekao je Bottke, "tako da bi za svaki objekt koji je pogodio Mjesec oko dvadeset trebalo pogoditi Zemlju. A ako bi ti elementi kasne akreditacije isporučili te elemente, trebali biste imati omjer 20 do 1. Ali to nije ono što vidimo - vidimo odnos 1000 prema 1. "
Bottke - planetarni dinamokist - razgovarao je o tome s kolegom Davidom Nesvornyjem, također iz SWRI-a, kao i geofizičko-geokemijskim modelima, poput Richarda Walkera sa Sveučilišta u Marylandu, James Daya sa University of Maryland, i Linde Elkins-Tanton sa Sveučilišta Tehnološki institut Massachusetts.
Smislili su računalni model koji naizgled daje odgovor.
"Igrajući ruletu s tim predmetima, ustanovio sam da Zemlju vrlo često pogađaju ogromni udarci koje Mjesec nikada neće vidjeti", rekao je Bottke. "Ovaj rezultat sugerira da su stvari koje su pogodile Zemlju i Mjesec na kraju perioda formiranja planeta dominirale vrlo velikim objektima."
Model je predvidio da će najveći od kasnih udaraca na Zemlju biti promjera 2.400 - 3200 km (1.500-2.000 milja), dok je onaj za Mjesec, na otprilike 240 - 320 km.
Bottke je to nazvao "slatkim" rezultatom - ali trebali su im dodatni potporni dokazi. Pogledali su posljednju preživjelu populaciju stvari koje su izgradile planete, unutarnji asteroidni pojas. "Pronaći ćete velike asteroide poput Ceres, Vesta i Pallas", rekao je Bottke, tako da su veliki na 500 do 900 km, ali onda su vaši najveći asteroidi samo oko 250 km. To se podudara s veličinama koje je osmislio naš model ", a u kojem se ne primjećuju asteroidi s" između "veličine u ovoj regiji.
Zatim su pogledali Mars koji ima veoma velike udarne bazene koji su vjerojatno preostali od dana kada je planeta formirana, uključujući i bazen Borealis, koji je toliko velik da vjerojatno može stvoriti razlike na sjevernoj i južnoj hemisferi na Crvena planeta.
„Pregledali smo i projicirali veličinu udarnih elemenata koji bi stvorili te bazene za udarce i vidjeli smo da je raspodjela veličina vrlo slična onome što je bilo predviđeno za Zemlju i Mjesec, kao i onome što se nalazi u unutarnjem pojasu asteroida.
Dakle, sve te stvari zajedno - teorijska osnova, dokazi promatranja elemenata na Zemlji i Mjesecu i utjecaji na Mars kolektivno govore o raspodjeli veličina predmeta prema kraju planetarne formacije.
I kakve su posljedice?
"Mogli smo predvidjeti što je tada pogodilo Zemlju, Mjesec i Mars, a oni će se uskladiti s onim što vidimo na površinama", rekao je Bottke. "Na Marsu možemo igrati igru onoga što su najveći projektili koji su trebali pogoditi Mars, a ono se dobro podudara s veličinom onog velikog bazena koji se stvorio na Marsu, a također je stvorilo obilje elemenata koje vidimo tamo."
"Za Mjesec bi najveći udarci bili 250-300 km, što je otprilike u veličini bazena Aiken na južnom polu", nastavio je Bottke. "Za Zemlju, ovi veliki udarci objašnjavaju zašto su neki od tih utjecaja uspjeli pogoditi Zemlju, a nisu svi elementi otišli u jezgru Zemlje."
Bottke je rekao da su, dodajući komplikacijama, neki od najvećih utjecaja zapravo plutali Zemljom, a zapravo su izišli s druge strane - u vrlo rascjepkanom stanju - i ponovno kiši na Zemlju. "Ako je to istina, ovo pruža način da se fragmenti šire po cijeloj Zemlji", rekao je, "ali kako se krhotine preraspodjeljuju oko planetarnog tijela je zaista zanimljivo pitanje. Za taj dio treba još mnogo posla i jednostavno je na rubu onoga što možemo učiniti u brojkama. "
Kada je riječ o vodi u Mjesečevoj unutrašnjosti - za koju se nekada mislilo da je suva, no nedavna mjerenja uzoraka sugeriraju da je sadržaj vode u lunarnom plaštu između 200 i nekoliko tisuća dijelova na milijardu - Bottkeov model mogao bi se pozabaviti i ovim problem.
"Ako je istina", piše tim u svom radu, "moguće je da je isti projektil koji je isporučio većinu Mjesečevih HSE-a također dao vodu .... Kasna akumulacija pruža alternativno objašnjenje u slučaju da voda iz mjesečevog plašta ne može migrirati od post-gigantskog utjecaja Zemlje do rastućeg Mjeseca kroz vrući i uglavnom ispareni protolunarni disk. "
Što se tiče zašto manji projektili pogađaju Mjesec u usporedbi sa Zemljom, Bottke je rekao da je to samo igra brojeva. "Počinjemo s populacijom koja ima određeni broj velikih, srednjih i malih stvari", rekao je. "I nasumično biramo projektile iz te populacije i za svakog velikog tipa koji pogodi Mjesec, 20 je pogodio Zemlju. I mi igramo tu igru, a ako je broj projektila ograničen, ako Mjesec bude pogođen samo jednom ili dva puta od ove populacije, to znači da će Zemlja biti pogođena 20-30 puta, to je dovoljno da nam u većini navrata - što vidimo. "
Bottke je rekao da mu je ovo istraživanje pružilo priliku da sarađuje s geohemičarima, "koji imaju sve razne zanimljive stvari za reći koje pomažu u ograničavanju procesa koji su doveli do stvaranja planeta. Problem je što ponekad imaju sjajne informacije, ali nemaju dinamičan proces koji bi mogao funkcionirati. Dakle, radeći zajedno, mislim da smo uspjeli doći do nekih zanimljivih rezultata. "
"Najzanimljivije za mene je to što bismo trebali iskoristiti ta obilježja koja imamo na Zemlji, Mjesecu i Marsu kako bismo zaista ispričali priču o formiranju planeta", rekao je Bottke.
Izvori: Znanost, telefonski razgovor s Bottkeom
