A bolygótudomány egyik alapvető problémája annak meghatározása, hogy miként alakultak és fejlődtek a belső Naprendszer bolygótestei. Egy új számítógépes modell azt sugallja, hogy hatalmas tárgyak - akár olyan nagyok, mint olyan nagyok, mint Kuiper-öves tárgyak, például Plútó és Eris - valószínűleg felszivattyúzták a Földet, a Holdot és a Marsot a bolygóképződés késői szakaszaiban, nehézfémeket hozva a bolygó felszínére. Ez a modell - amelyet a NASA Lunar Science Institute különböző kutatói készítettek - meglepő módon sok különféle rejtvényt céloz meg a Naprendszerben, például hogy a Föld hogyan képes megtartani a fémszerető elemeket, mint például az arany és a platina a köpenyében, hogy a A Hold valóban nedves lehet, és az aszteroidák méretének furcsa eloszlása is lehet.
"A bolygóképződés késői szakaszaiban bekövetkezett bizonyítékok nagy részét az idő múlásával törölték" - mondta Bill Bottke a Southwest Research Institute-től, aki a kutatócsoportot vezette. "Az a nyom, amelyet ezeken a világokon követünk, elég hideg, és elég izgalmas" az, ha tudunk több információt kivetni a meglévőkről és megválaszolni néhány régóta fennálló problémát. "
Bottke elmondta a Space Magazine-nak, hogy az új modell története "nem olyan bonyolult, mint az első pillantásra" - mondta. "Sok fogalmat tartalmaz együtt, és néhány fogalom már egy ideje fennáll."
Bottke és csapata eredményeit közzétette a folyóiratban Tudomány.
A kutatók az általánosan elfogadott elmélettel kezdték, hogy miként teremtettünk holdot egy hatalmas ütközés révén a korai Föld és egy másik Mars méretű bolygótest között. "Ez volt a legtraumatikusabb esemény, amelyen a Föld valószínűleg valaha átment, és akkor volt az az idő, amikor feltehetően a Föld és a Hold mind a magját alkották" - mondta Bottke.
A nehéz vas a két test középpontjába esett, és az úgynevezett erősen siderofil vagy fémszerető elemeknek, mint például rénium, ozmium-platina, palládium és arany, a vasnak és más fémeknek a magba kellett volna vezetniük az utóhatások során. a holdképző eseménynek, így ezeknek a testeknek a sziklás kéreg és köpenye megmarad.
"Ezek az elemek szeretik követni a fémet" - mondta Bottke -, tehát ha a fém a maghoz folyik, akkor ezek az elemek el akarják kerülni velük. Tehát ha ez helyes, akkor azt várhatnánk el, hogy a köpenyünkből származó kőzeteknek szinte nem lehetnek nagyon siderophil elemei, talán 10-től a mínusz 5. szintig. De meglepő módon, ezt nem látjuk. Csak kevesebb, mint 200-as tényezővel kevesebb, mint várnánk, körülbelül 100 000-es tényezővel. "
Bottke szerint erről a problémáról az 1970-es évek óta vitatkoztak, különféle javaslatokkal szolgálva a probléma megoldására.
„A legmegfelelőbb válasz az, hogy a Holdképződés bekövetkezése után voltak más dolgok is, amelyek a bolygóképződés késői szakaszaiban megütötték a Földet, kisebb tárgyak voltak, és ezek a kisebb tárgyak pótolták ezeket az elemeket, és adtak nekünk olyan nagyságot, amit lásd ma. Erre utalunk késői akkreditációra ”- mondta.
A Holdon ugyanez történt. De volt egy probléma ezzel a forgatókönyvvel. Ezen elemek aránya a Földön a Holdon lévő sziklákhoz viszonyítva körülbelül 1000-1.
"A Föld gravitációs keresztmetszete körülbelül húszszorosa a Holdénak," mondta Bottke. "Tehát minden olyan tárgy esetében, amely a Holdra ütközött, kb. Húsznak kellett volna elérnie a Földet. És ha a késői akkreditáció biztosítja ezeket az elemeket, akkor kb. 20: 1 aránynak kell lennie. De ez nem az, amit látunk - 1000: 1 arányt látunk. ”
Bottke - egy bolygóbeli dynamacista - ezt megvitatta David Nesvorny kollégával, aki szintén a SWRI-től van, valamint geofizikai-geokémiai modellezőkkel, mint például Richard Walker a Marylandi Egyetemen, James Day a Marylandi Egyetemen és Linda Elkins-Tanton a Massachusetts Institute of Technology.
Egy számítógépes modellvel álltak elő, amely úgy tűnt, hogy választ ad.
"Roulette-vel játszva ezekkel a tárgyakkal azt tapasztaltam, hogy a Földet gyakran olyan hatalmas ütközők ütik el, amelyeket a Hold soha nem fog látni" - mondta Bottke. "Ez az eredmény azt sugallja, hogy a Földet és a Holdot a bolygóképződés végének végén nagyon nagy tárgyak uralták."
A modell előrejelzése szerint a késői ütközők közül a legnagyobb a Földön, 2400 - 3200 km (1500-2000 mérföld) átmérőjű, míg a Hold esetében körülbelül 240 - 320 km.
Bottke ezt „aranyos” eredménynek nevezte, ám több alátámasztó bizonyítékra volt szükségük. Tehát áttekintették a bolygót építő dolgok utolsó túlélő népességét, a belső aszteroida övet. „Találsz olyan nagy aszteroidákat, mint Ceres, Vesta és Pallas” - mondta Bottke, tehát vannak a nagyok 500–900 km-re, de a következő legnagyobb aszteroidák csak kb. 250 km-re vannak. Ez megegyezett azokkal a méretekkel, amelyekkel modellünk felállt. ”, Amelyben ebben a régióban nem figyelhetők meg„ köztes ”méretű aszteroidák.
Ezután a Marsra nézett, amely néhány nagyon nagy hatású medencével rendelkezik, amelyek valószínűleg megmaradtak a bolygó kialakulásának napjaiból, beleértve a Borealis-medencét, amely olyan nagy, hogy valószínűleg az északi és a déli féltekén mutatkozó különbségeket magyarázza. a Vörös Bolygó.
„Megvizsgáltuk és előrevetítettük az ütközők méretét, amelyek létrehozták azokat az ütőmedencéket, és láttuk, hogy a méret eloszlása nagyon hasonlít a Földre és a Holdra előrejelzéshez, valamint a belső aszteroida övhez.
Tehát mindezen dolgok együtt - az elméleti alap, a Föld és a Hold elemeinek megfigyelési bizonyítékai és a Marsra gyakorolt hatások együttesen mondanak valamit a tárgyak méretének megoszlásáról a bolygóképződés vége felé.
És milyen következményekkel jár?
"Megjósolhatnánk azt, ami akkoriban sújtotta a Földet, a Holdot és a Marsot, és egybevágnak azzal, amit látunk a felületeken" - mondta Bottke. "A Marson játszhatunk olyan játékot, amelyiknek a legnagyobb lövedékeknek kellett volna megütniük a Marsot, és ez jól illeszkedik a nagy medence méretéhez, amely a Marson képződött, és létrehozta az ottani elemek sokaságát is."
"A Hold esetében a legnagyobb ütközők 250-300 km-re lennének, ami körülbelül a déli pólusú Aiken-medence mérete" folytatta Bottke. "A Föld számára ezek a nagy ütközők magyarázzák, hogy ezeknek a hatásoknak miért sikerült elérniük a Földet, és nem minden elem ment a Föld magjába."
Bottke elmondta, hogy a komplikációk mellett néhány legnagyobb hatás valószínűleg a Földön áradt, és a másik oldalon - egy nagyon szétaprózott állapotban - kijött, és visszaesett a földre. "Ha ez igaz, ez lehetővé teszi a töredékek egész földön történő eloszlatását" - mondta. - De igazán érdekes kérdés, hogy a törmelék hogyan oszlik meg a bolygótest körül. Ennek a résznek sokkal több munkára van szüksége, és egyszerűen azon a ponton van, hogy mit tudunk megtenni numerikusan. "
Ha a Hold belsejében vízről beszélünk - amelyet korábban száraznak tartottak, de a közelmúltban elvégzett mintavételezések szerint a holdköpeny víztartalma 200 és több ezer rész / milliárd rész között van -, Bottke modellje szintén ezt kezelheti. probléma.
„Ha igaz," írja a csapat a cikkben, „valószínű, hogy ugyanaz a lövedék, amely a Hold HSE legtöbb részét átadta, vizet is adott neki. A késői akkreditáció alternatív magyarázatot nyújt arra az esetre, ha a holdköpeny-víz nem vándorolhat át. az óriási hatású Földről a növekvő Holdra egy forró és nagyrészt elpárologtatott protolunár korongon keresztül. ”
Arra a kérdésre, hogy miért találtak kisebb lövedékek a Holdra, mint a Földdel, Bottke szerint ez csak egy szám játék. "Olyan népességgel kezdjük, amelyben bizonyos nagy dolgok, közepes méretű és apró dolgok vannak" - mondta. „És véletlenszerűen választunk ki lövedékeket abból a népességből, és minden nagy srácnak, aki eltalálja a Holdot, 20 eltalálta a Földet. És játszunk ezt a játékot, és ha korlátozott a lövedékek száma, ha a Hold csak egyszer vagy kétszer ér el ebből a népességből, az azt jelenti, hogy a Föld 20-30-szor csapódik le, ez elég ahhoz, hogy nekünk - a legtöbb esetben - amit látunk. ”
Bottke szerint ez a kutatás lehetőséget adott neki a geokémikusokkal való együttműködésre, akiknek mindenféle érdekes dolga van, amit elmondhatunk, amelyek segítenek korlátozni a bolygó kialakulását előidéző folyamatokat. A probléma az, hogy néha nagyszerű információkkal rendelkeznek, de nincs olyan dinamikus folyamat, amely működhet. Tehát úgy gondolom, hogy együtt dolgozva érdekes eredményeket tudtunk elérni. ”
"Számomra a legizgalmasabb dolog, hogy képesek legyenünk felhasználni ezeket a Földön, a Holdon és a Marson lévő bőségünket, hogy valóban elmondhassuk a bolygóképződés történetét" - mondta Bottke.
Források: Tudomány, telefoninterjú Bottke-val
