Силно кретирана лунна повърхност чрез бомбардиране на астероиди. Кредит за изображение: НАСА Увеличи
Според удари от Калифорнийския университет в Санта Крус, удари сблъсъци между ембрионални планети през критичен период от ранната история на Слънчевата система могат да представляват някои неизяснени преди това свойства на планети, астероиди и метеорити. техните открития в броя от 12 януари на списанието Nature.
Четирите "земни" или скалисти планети (Земята, Марс, Венера и Меркурий) са продукти на първоначален период, продължил десетки милиони години, от жестоки сблъсъци между планетни тела с различни размери. Учените са разглеждали най-вече тези събития по отношение на натрупването на нов материал и други въздействия върху засегнатата планета, докато малкото внимание е отделено на удара. (По дефиниция ударът е по-малкият от двете сблъскващи тела.)
Но когато планетите се сблъскат, те не винаги се слепват. Около половината от време ударният удар с размер на планетата, удрящ друго тяло с размер на планетата, ще отскочи, а тези удари и удари имат драстични последици за ударния удар, каза Ерик Асфауг, доцент по земни науки в UCSC и първи автор на хартията Nature.
„В крайна сметка имате планети, които напускат мястото на престъплението, изглеждащо много по-различно от това, когато влязоха - те могат да загубят своята атмосфера, кора, дори мантията или да бъдат разкъсани в семейство от по-малки предмети“, каза Асфауг ,
Останките от тези разрушени удари могат да бъдат намерени в целия астероиден пояс и сред метеоритите, които са фрагменти от други планетарни тела, кацнали на Земята, каза той. Дори планетата Меркурий може да е била ударен и пускащ удар, който е отстранил голяма част от външните си слоеве, оставяйки я със сравнително голямо ядро и тънка кора и мантия, каза Асфаг. Този сценарий обаче остава спекулативен и изисква допълнително проучване, каза той.
Асфаг и докторантичният изследовател Крейг Агнър използва мощни компютри, за да пуска симулации на различни сценарии, от паша на срещи до директни удари между планети с подобни размери. Коаутор Куентин Уилямс, професор по земни науки в UCSC, анализира резултатите от тези симулации по отношение на тяхното въздействие върху състава и крайното състояние на остатъчните обекти.
Изследователите откриха, че дори близките срещи, при които двата обекта всъщност не се сблъскват, могат сериозно да засегнат по-малкия обект.
„Докато два масивни обекта минават близо една до друга, гравитационните сили предизвикват драматични физически промени - декомпресиране, топене, отнемане на материал и дори унищожаване на по-малкия обект“, казва Уилямс. „Можете да правите много физика и химия върху обекти в Слънчевата система, без дори да ги докосвате.“
Планета оказва огромен натиск върху себе си чрез самогравитация, но гравитационното дърпане на по-голям обект, който минава отблизо, може да причини това налягане да спадне бързо. Ефектите от това намаляване на налягането могат да бъдат експлозивни, каза Уилямс.
„Това е като откупуване на най-газираната напитка в света“, каза той. „Какво се случва, когато планетата се декомпресира с 50 процента е нещо, което не разбираме много добре на този етап, но това може да измести химията и физиката навсякъде, произвеждайки сложни материали, които много добре биха могли да отчетат хетерогенността виждаме в метеорити. "
Счита се, че образуването на земните планети е започнало с фаза на нежно натрупване в диска от газ и прах около Слънцето. Ембрионалните планети изгърбват голяма част от материала около тях, докато вътрешната Слънчева система не разполага с около 100 лунни размери до планетите с размер на Марс, каза Асфауг. Гравитационните взаимодействия помежду си и с Юпитер след това изхвърлиха тези протопланети от кръговите си орбити, като поставиха началото на епоха на гигантски въздействия, която вероятно е продължила 30 до 50 милиона години, каза той.
Учените са използвали компютри, за да симулират образуването на земните планети от стотици по-малки тела, но повечето от тези симулации са предполагали, че когато планетите се сблъскат, те се придържат, каза Асфъг.
„Ние винаги сме знаели, че това е приближение, но всъщност не е лесно планетите да се слеят“, каза той. „Нашите изчисления показват, че те трябва да се движат сравнително бавно и да се удрят почти с главата напред, за да се акредитират.“
Лесно е планетата да привлече и акредитира много по-малък обект от себе си. При гигантски удари между телата с размер на планетата, обаче, ударът е съпоставим по размер с целта. В случай на удар с размер на Марс, удрящ целта с размер на Земята, ударът ще бъде една десета от масата, но напълно половината от диаметъра на Земята, каза Асфауг.
„Представете си, че две планети се сблъскват, едната половина е по-голяма от другата, при типичен ъгъл на удара от 45 градуса. Около половината от по-малката планета всъщност не се пресича с по-голямата планета, докато другата половина е спряна мъртва в следите си “, каза Асфауг. „Значи се случва огромно срязване и тогава имате невероятно мощни приливни сили, действащи на близки разстояния. Комбинацията работи, за да откъсне по-малката планета, дори когато заминава, така че в най-тежките случаи ударният удар губи голяма част от мантията си, да не говорим за нейната атмосфера и кора. "
Според Агнор целият проблем с формирането на планетата е много сложен и разгадаването на ролята, която играят сблъсъците с удари и пускане на фрагменти, ще изисква допълнително проучване. Изследвайки планетарните сблъсъци от гледна точка на удара, изследователите от UCSC са идентифицирали физически механизми, които могат да обяснят много озадачаващи характеристики на астероидите.
Сблъсъците с удар и пускане могат да доведат до широк спектър от различни видове астероиди, каза Уилямс. „Някои астероиди изглеждат като малки планети, не са много обезпокоени, а в другия край на спектъра са такива, които приличат на богати на желязо кучешки кости в космоса“, каза той. „Това е механизъм, който може да отстрани различни количества от скалния материал, съставящ кора и мантия. Останалото може да варира от само богатото на желязо ядро до цял набор от смеси с различни количества силикати. "
Една от загадките на астероидния пояс е доказателството за широко разпространено глобално топене на астероиди. Въздействието на отоплението е неефективно, тъй като локално отлага топлината. Не е ясно какво може да превърне астероид в голямо разтопено петно, но понижаването на налягането при сблъсък с удари може да се справи, каза Асфауг.
"Ако налягането спадне с коефициент два, можете да преминете от нещо, което е просто горещо, към нещо разтопено", каза той.
Освобождаването от налягане може също да кипи вода и да отделя газове, което би обяснило защо много диференцирани метеорити са склонни да не съдържат вода и други летливи вещества. Тези и други процеси, участващи в сблъсъци при удари, трябва да бъдат изучени по-подробно, каза Асфаг.
„Това е нов механизъм за планетарна еволюция и формиране на астероиди и предлага много интересни сценарии, които налагат по-нататъшно проучване“, каза той.
Оригинален източник: Астробиология на НАСА
