Silně kráterový lunární povrch bombardováním asteroidů. Obrazový kredit: NASA Klikněte pro zvětšení
Podle vědců z Kalifornské univerzity v Santa Cruz, které popsali vědci z University of California, Santa Cruz jejich zjištění v 12. čísle časopisu Nature.
Čtyři „pozemské“ nebo skalnaté planety (Země, Mars, Venuše a Merkur) jsou produkty počátečního období trvajícího desítky milionů let, násilných kolizí mezi planetárními těly různých velikostí. Vědci většinou zvažovali tyto události z hlediska nárůstu nového materiálu a dalších účinků na ovlivněnou planetu, zatímco impaktoru byla věnována malá pozornost. (Podle definice je nárazové těleso menší ze dvou kolizních těles.)
Když se ale planety srazí, ne vždy se drží pohromadě. Asi polovina času se nárazový těleso dopadající na jiné těleso o velikosti planety odrazí a tyto srážky typu „hit-and-run“ mají pro nárazové těleso drastické důsledky, uvedl Erik Asphaug, docent profesor věd o Zemi na UCSC a první autor přírodní papír.
"Skončíte s planetami, které nechávají scénu zločinu vypadat velmi odlišně, než když přišli - mohou ztratit svou atmosféru, kůru, dokonce i plášť, nebo je lze roztrhnout na rodinu menších předmětů," řekl Asphaug .
Zbytky těchto narušených impaktorů lze nalézt v celém asteroidním pásu a mezi meteority, což jsou fragmenty jiných planetárních těl, která přistála na Zemi, řekl. Dokonce i planeta Merkur mohla být nárazovým nárazem, který měl většinu jejích vnějších vrstev odizolovanou a zanechal ji s relativně velkým jádrem a tenkou kůrou a pláštěm, řekl Asphaug. Tento scénář však zůstává spekulativní a vyžaduje další studium, uvedl.
Asphaug a postdoktorský výzkumník Craig Agnor používal výkonné počítače ke spouštění simulací celé řady scénářů, od pasteveckých setkání po přímé zásahy mezi planetami srovnatelné velikosti. Spoluautor Quentin Williams, profesor věd o Zemi na UCSC, analyzoval výsledky těchto simulací z hlediska jejich účinků na složení a konečný stav zbývajících objektů.
Vědci zjistili, že i blízká setkání, ve kterých se dva objekty ve skutečnosti nesrážejí, mohou vážně ovlivnit menší objekt.
"Když se dva masivní objekty přibližují, gravitační síly vyvolávají dramatické fyzické změny - dekompresi, roztavení, odstranění materiálu a dokonce i zničení menšího objektu," řekl Williams. "Můžete udělat spoustu fyziky a chemie na objektech sluneční soustavy, aniž byste se jich dotkli."
Planeta na sebe vyvíjí obrovský tlak prostřednictvím gravitace, ale gravitační tah většího objektu, který prochází blízko, může způsobit, že tento tlak prudce poklesne. Účinky této redukce tlaku mohou být výbušné, řekl Williams.
"Je to jako odvíjet nejsytější nápoj na světě," řekl. "Co se stane, když se planeta dekomprimuje o 50 procent, je něco, čemu v této fázi moc nerozumíme, ale může to posunout chemii a fyziku všude, čímž se vytvoří složitost materiálů, které by mohly velmi dobře odpovídat za heterogenitu." vidíme v meteoritech. “
Předpokládá se, že utváření pozemských planet začalo fází jemného nárůstu v disku plynu a prachu kolem Slunce. Embryonální planety pohlcovaly většinu materiálu kolem nich, dokud se ve vnitřní Sluneční soustavě nehostilo kolem planet s velikostí Marsu, řekl Asphaug. Gravitační interakce mezi sebou as Jupiterem pak vyhodily tyto protoplanety z jejich kruhových drah a vyrazily éru obrovských dopadů, která pravděpodobně trvala 30 až 50 milionů let, řekl.
Vědci použili počítače k simulaci tvorby pozemských planet ze stovek menších těl, ale většina z těchto simulací předpokládala, že když se planety srazí, drží se, řekl Asphaug.
"Vždy jsme věděli, že se jedná o přibližné odhady, ale ve skutečnosti není snadné sloučit planety," řekl. "Naše výpočty ukazují, že se musí pohybovat poměrně pomalu a zasáhnout téměř čelem, aby se ztuhly."
Pro planetu je snadné přilákat a nabetonovat mnohem menší objekt než sám sebe. Při obřích dopadech mezi těly velikosti planety je však nárazové těleso co do velikosti srovnatelné s cílem. V případě, že nárazové těleso velikosti Marsu zasáhne cíl Země, bude nárazové těleso jedna desetina hmotnosti, ale plně poloviční průměr Země, řekl Asphaug.
"Představte si, že se dvě planety srazí, jedna polovina tak velká jako druhá, při typickém úhlu nárazu 45 stupňů. Asi polovina menší planety skutečně protíná větší planetu, zatímco druhá polovina je zastavena mrtvá v jejích stopách, “řekl Asphaug. "Takže se děje enormní stříhání, a pak máte neuvěřitelně silné přílivové síly jednající v těsné vzdálenosti." Tato kombinace se snaží rozbít menší planetu, i když odchází, takže v nejzávažnějších případech nárazové těleso ztratí velkou část svého pláště, nemluvě o jeho atmosféře a kůře. “
Podle Agnora je celý problém formování planety velmi složitý a rozřešení úlohy, kterou hrají střet střetů typu hit-and-run, bude vyžadovat další studium. Zkoumáním planetárních srážek z pohledu impaktoru však vědci UCSC identifikovali fyzické mechanismy, které mohou vysvětlit mnoho záhadných rysů asteroidů.
Srážky typu „run-and-run“ mohou produkovat širokou škálu různých druhů asteroidů, řekl Williams. "Některé asteroidy vypadají jako malé planety, nejsou velmi rušeny, a na druhém konci spektra jsou ty, které vypadají jako psí kosti bohaté na železo ve vesmíru," řekl. "Je to mechanismus, který dokáže odstranit různá množství skalnatého materiálu, který tvoří kůru a plášť." To, co zbylo, se může pohybovat od jádra bohatého na železo přes celou řadu směsí s různým množstvím silikátů. “
Jedním z hádanek asteroidového pásu je důkaz rozšířeného globálního tání asteroidů. Nárazové topení je neúčinné, protože lokálně ukládá teplo. Není jasné, co by mohlo změnit asteroid na velkou roztavenou kuličku, ale odtlakování v nárazové srážce může tento trik udělat, řekl Asphaug.
"Pokud tlak klesne dvakrát, můžete přejít od něčeho, co je jen horké, k něčemu roztavenému," řekl.
Odtlakování může také vařit vodu a uvolňovat plyny, což by vysvětlovalo, proč mnoho diferencovaných meteoritů má tendenci být bez vody a jiných těkavých látek. Tyto a další procesy zapojené do kolizí typu hit-and-run by měly být studovány podrobněji, řekl Asphaug.
"Je to nový mechanismus pro planetární vývoj a formování asteroidů a navrhuje mnoho zajímavých scénářů, které vyžadují další studium," řekl.
Původní zdroj: NASA Astrobiology
