Lunární povrch těžce pokrytý krátery bombardováním asteroidy. Obrazový kredit: NASA Kliknutím zvětšíte
Srážky mezi embryonálními planetami během kritického období v rané historii Sluneční soustavy mohou podle výzkumníků z Kalifornské univerzity v Santa Cruz, kteří popsali některé dříve nevysvětlené vlastnosti planet, asteroidů a meteoritů. jejich zjištění v časopise Nature z 12. ledna.
Čtyři „pozemské“ neboli kamenné planety (Země, Mars, Venuše a Merkur) jsou produkty počátečního období, trvajícího desítky milionů let, prudkých srážek mezi planetárními tělesy různých velikostí. Vědci většinou zvažovali tyto události z hlediska narůstání nového materiálu a dalších účinků na zasaženou planetu, zatímco impaktoru byla věnována malá pozornost. (Podle definice je nárazové těleso menší ze dvou kolidujících těles.)
Ale když se planety srazí, ne vždy drží pohromadě. Přibližně v polovině času se impaktor velikosti planety, který narazí na jiné těleso o velikosti planety, odrazí a tyto srážky typu hit-and-run mají pro impaktor drastické následky, řekl Erik Asphaug, docent věd o Zemi na UCSC a první autor knihy papír Nature.
'Skončíte s planetami, které opouštějí místo činu, vypadají úplně jinak, než když sem vstoupily - mohou ztratit atmosféru, kůru, dokonce i plášť, nebo je lze roztrhat na rodinu menších objektů,' řekl Asphaug. .
Zbytky těchto narušených impaktorů lze nalézt v celém pásu asteroidů a mezi meteority, což jsou fragmenty jiných planetárních těles, která přistála na Zemi, řekl. Dokonce i planeta Merkur mohla být nárazovým tělesem typu hit-and-run, ze kterého byla odstraněna velká část vnějších vrstev, takže jí zůstalo relativně velké jádro a tenká kůra a plášť, řekl Asphaug. Tento scénář však zůstává spekulativní a vyžaduje další studii, řekl.
Asphaug a postdoktorandský výzkumník Craig Agnor používali výkonné počítače k provádění simulací řady scénářů, od setkání na pastvě až po přímé zásahy mezi planetami srovnatelných velikostí. Spoluautor Quentin Williams, profesor věd o Zemi na UCSC, analyzoval výsledky těchto simulací z hlediska jejich účinků na složení a konečný stav zbytkových objektů.
Vědci zjistili, že i blízká setkání, při kterých se dva objekty ve skutečnosti nesrazí, mohou menší objekt vážně ovlivnit.
'Jak dva masivní objekty procházejí blízko sebe, gravitační síly vyvolávají dramatické fyzikální změny - dekompresi, tání, stahování materiálu a dokonce anihilaci menšího objektu,' řekl Williams. 'Můžete dělat spoustu fyziky a chemie na objektech ve sluneční soustavě, aniž byste se jich dotkli.'
Planeta na sebe vyvíjí obrovský tlak prostřednictvím vlastní gravitace, ale gravitační síla většího objektu procházejícího blízko může způsobit prudký pokles tohoto tlaku. Účinky tohoto snížení tlaku mohou být výbušné, řekl Williams.
'Je to jako odvíčkovat nejsycenější nápoj na světě,' řekl. „Co se stane, když se planeta dekomprimuje o 50 procent, je něco, čemu v této fázi příliš dobře nerozumíme, ale může to posunout chemii a fyziku všude kolem a vytvořit složitost materiálů, které by mohly velmi dobře vysvětlit heterogenitu. vidíme v meteoritech.'
Předpokládá se, že formování terestrických planet začalo fází jemného narůstání v disku plynu a prachu kolem Slunce. Embryonální planety pohltily většinu materiálu kolem sebe, dokud vnitřní Sluneční soustava hostila asi 100 planet o velikosti Měsíce až Marsu, řekl Asphaug. Gravitační interakce mezi sebou navzájem a s Jupiterem pak tyto protoplanety vymrštily z jejich kruhových drah a zahájily éru obřích impaktů, které pravděpodobně trvaly 30 až 50 milionů let, řekl.
Vědci použili počítače k simulaci formování terestrických planet ze stovek menších těles, ale většina těchto simulací předpokládala, že když se planety srazí, přilepí se, řekl Asphaug.
'Vždy jsme věděli, že jde o aproximaci, ale pro planety ve skutečnosti není snadné splynout,' řekl. 'Naše výpočty ukazují, že se musí pohybovat poměrně pomalu a narážet téměř čelně, aby narostly.'
Pro planetu je snadné přilákat a vytvořit mnohem menší objekt, než je ona sama. Při obřích dopadech mezi tělesy o velikosti planety je však impaktor co do velikosti srovnatelný s cílem. V případě, že impaktor velikosti Marsu zasáhne cíl o velikosti Země, bude mít impaktor jednu desetinu hmotnosti, ale celou polovinu průměru Země, řekl Asphaug.
„Představte si, že se srazí dvě planety, jedna o polovinu větší než druhá, pod typickým úhlem dopadu 45 stupňů. Asi polovina menší planety ve skutečnosti neprotíná větší planetu, zatímco druhá polovina je zastavena ve svých stopách,“ řekl Asphaug. 'Takže dochází k obrovskému stříhání a pak máte neuvěřitelně silné slapové síly působící na malé vzdálenosti.' Tato kombinace funguje tak, že oddělí menší planetu, i když odchází, takže v nejvážnějších případech ztratí impaktor velkou část svého pláště, nemluvě o atmosféře a kůře.'
Podle Agnora je celý problém vzniku planet vysoce komplexní a odhalení role, kterou hrají fragmentační srážky typu hit-and-run, bude vyžadovat další studium. Zkoumáním planetárních kolizí z pohledu impaktoru však výzkumníci UCSC identifikovali fyzikální mechanismy, které mohou vysvětlit mnoho záhadných rysů asteroidů.
Srážky typu hit-and-run mohou vytvořit širokou škálu různých druhů asteroidů, řekl Williams. 'Některé asteroidy vypadají jako malé planety, ne příliš narušené, a na druhém konci spektra jsou ty, které vypadají jako psí kosti bohaté na železo ve vesmíru,' řekl. 'Toto je mechanismus, který dokáže strhnout různá množství skalnatého materiálu, který tvoří kůru a plášť.' To, co zůstalo, může sahat od jádra bohatého na železo až po celou řadu směsí s různým množstvím silikátů.“
Jednou z hádanek pásu asteroidů je důkaz rozsáhlého globálního tání asteroidů. Příklepové vytápění je neefektivní, protože lokálně ukládá teplo. Není jasné, co by mohlo proměnit asteroid ve velkou roztavenou skvrnu, ale snížení tlaku při kolizi typu hit-and-run by mohlo stačit, řekl Asphaug.
'Pokud tlak klesne dvakrát, můžete přejít z něčeho, co je pouze horké, na něco roztaveného,' řekl.
Snížení tlaku může také vyvařit vodu a uvolnit plyny, což by vysvětlovalo, proč mnoho diferencovaných meteoritů bývá bez vody a jiných těkavých látek. Tyto a další procesy spojené s kolizemi typu hit-and-run by měly být podrobněji prostudovány, řekl Asphaug.
'Je to nový mechanismus pro planetární evoluci a formování asteroidů a naznačuje spoustu zajímavých scénářů, které vyžadují další studium,' řekl.
Původní zdroj: Astrobiologie NASA