Z mnoha důvodů je Venuše někdy označována jako „Zemské dvojče“ (nebo „Sestra Planet“, podle toho, koho se zeptáte). Stejně jako Země je příroda pozemská (tj. Skalnatá), složená ze silikátových minerálů a kovů, které se rozlišují mezi jádrem ze železa a niklu a silikátovým pláštěm a kůrou. Ale pokud jde o jejich příslušné atmosféry a magnetická pole, naše dvě planety se nemohly lišit.
Po nějakou dobu se astronomové snažili odpovědět na otázku, proč má Země magnetické pole (které mu umožňuje udržet silnou atmosféru) a Venuše ne. Podle nové studie provedené mezinárodním týmem vědců to může mít něco společného s masivním dopadem, ke kterému došlo v minulosti. Protože se zdá, že Venuše takový dopad nikdy neutrpěla, nikdy nevyvinula dynamo potřebné k vytvoření magnetického pole.
Studie s názvem „Formování, stratifikace a míchání jader Země a Venuše“ se nedávno objevila ve vědeckém časopise Planetární dopisy Země a vědy. Studii vedl Seth A. Jacobson z Northwestern University a zahrnovali členy Observatory de la Côte d’Azur, University of Bayreuth, Tokijského technologického institutu a Carnegie Institution of Washington.
Kvůli jejich studiu Jacobson a jeho kolegové začali uvažovat o tom, jak se nejprve vytvoří pozemské planety. Podle nejrozšířenějších modelů formování planety nejsou pozemské planety tvořeny v jediné fázi, ale z řady akrečních událostí charakterizovaných kolizí s planetesimály a planetárními embryi - většina z nich má vlastní jádra.
Nedávné studie o vysokotlaké minerální fyzice a orbitální dynamice také naznačily, že planetární jádra se vyvíjejí stratifikovanou strukturou, jak se hromadí. Důvod pro to souvisí s tím, jak je během procesu včleněno větší množství lehkých prvků do tekutého kovu, což by se poté při zvyšování teplot a tlaku klesalo a tvořilo jádro planety.
Takové rozvrstvené jádro by nebylo schopné proudění, což se považuje za to, co umožňuje magnetické pole Země. Tyto modely jsou navíc neslučitelné se seismologickými studiemi, které ukazují, že jádro Země sestává převážně ze železa a niklu, zatímco přibližně 10% jeho hmotnosti je tvořeno světelnými prvky - jako je křemík, kyslík, síra a další. Jeho vnější jádro je podobně homogenní a skládá se ze stejných prvků.
Jak Dr. Jacobson vysvětlil časopisu Space Magazine e-mailem:
"Pozemské planety vyrostly ze sledu akrečních (impaktních) událostí, takže jádro také rostlo vícestupňovým způsobem." Vícestupňová formace jádra vytváří vrstvenou stabilní vrstvenou strukturu hustoty v jádru, protože světelné prvky jsou stále více začleněny do pozdějších přídavků jádra. Světelné prvky jako O, Si a S se stále více rozdělují do kapalin vytvářejících jádro během formování jádra, když jsou tlaky a teploty vyšší, takže pozdější události formování jádra začleňují více těchto prvků do jádra, protože Země je větší, a proto jsou tlaky a teploty vyšší .
„Tím se vytvoří stabilní stratifikace, která zabraňuje dlouhodobému geodynamiku a planetárnímu magnetickému poli. Toto je naše hypotéza pro Venuši. V případě Země si myslíme, že dopad na Měsíc byl natolik prudký, aby mechanicky promíchal jádro Země a umožnil dlouhodobému geodynamu generovat dnešní planetární magnetické pole. “
Abychom tento stav zmatku ještě doplnili, byly provedeny paleomagnetické studie, které naznačují, že magnetické pole Země existuje nejméně 4,2 miliardy let (zhruba 340 milionů let poté, co se vytvořilo). Z tohoto důvodu přirozeně vyvstává otázka, co by mohlo odpovídat současnému stavu konvekce a jak k němu došlo. Pro jejich studium, Jacobson a jeho tým zvažují možnost, že masivní dopad by mohl odpovídat za toto. Jak Jacobson uvedl:
„Energetické dopady mechanicky mísí jádro, a tak mohou zničit stabilní stratifikaci. Stabilní stratifikace zabraňuje konvekci, která inhibuje geodynamo. Odstranění stratifikace umožňuje dynamu pracovat. “
Energie tohoto dopadu by v podstatě otřásla jádrem a vytvořila by jednotnou homogenní oblast, v níž by mohl fungovat dlouhodobý geodynamo. S ohledem na věk magnetického pole Země je to v souladu s teorií dopadu Theia, kde se věří, že se objekt velikosti Marsu střetl se Zemí před 4,51 miliardami let a vedl k vytvoření systému Země-Měsíc.
Tento dopad mohl způsobit, že jádro Země přecházelo z vrstevnatého na homogenní, a v průběhu dalších 300 milionů let by tlakové a teplotní podmínky mohly způsobit, že bude rozlišovat mezi pevným vnitřním jádrem a tekutým vnějším jádrem. Výsledkem rotace ve vnějším jádru byl dynamický efekt, který chránil naši atmosféru tak, jak se formovala.
Semena této teorie byla představena loni na 47. Lunární a planetární vědecké konferenci v Woodlands v Texasu. Miki Nakajima z Caltech - jeden ze spoluautorů této nejnovější studie - a David J. Stevenson z Carnegieho Instituce ve Washingtonu během prezentace s názvem „Dynamické míchání jaderných jader obrovskými dopady“. V té době naznačovali, že stratifikace jádra Země mohla být resetována stejným dopadem, jaký tvořil Měsíc.
Byla to studie Nakajima a Stevensona, která ukázala, jak by nejsilnější dopady mohly vyvolat jádro planet pozdě v jejich narůstání. Na tomto základě Jacobson a další spoluautoři aplikovali modely toho, jak Země a Venuše narostly z disku pevných látek a plynu o proto-slunci. Rovněž použili výpočty toho, jak Země a Venuše rostly, na základě chemie pláště a jádra každé planety při každé akreční události.
Význam této studie, pokud jde o to, jak souvisí s vývojem Země a vznikem života, nelze podceňovat. Pokud je magnetosféra Země výsledkem pozdního energetického dopadu, pak by takové dopady mohly být velmi rozdílem mezi tím, že naše planeta bude obyvatelná nebo bude buď příliš studená a suchá (jako Mars) nebo příliš horká a pekelná (jako Venuše). Jak Jacobson uzavřel:
"Planetární magnetická pole chrání planety a život na planetě před škodlivým kosmickým zářením." Pokud je pro planetární magnetické pole nutný pozdní, násilný a obrovský dopad, může být takový dopad nezbytný pro život. “
Při pohledu mimo naši sluneční soustavu má tento dokument také důsledky ve studiu extra-solárních planet. I zde může rozdíl mezi obývanou nebo neobydlenou planetou sestoupit na dopady na vysokou energii, které jsou součástí rané historie systému. V budoucnu mohou vědci při studiu mimosluněných planet a hledání příznaků obývatelnosti být nuceni položit jednu jednoduchou otázku: „Byl zasažen dost tvrdě?“
