Један од основних проблема планетарне науке је покушај да се утврди како су се планетарна тела у унутрашњем Сунчевом систему формирала и развијала. Нови компјутерски модел сугерише да су огромни предмети - неки велики попут великих Куиперових појасева попут Плутона и Ериса - вероватно попловили Земљу, Месец и Марс током касних фаза планетарне формације, доводећи тешке метале на планетарне површине. Овај модел - креиран од стране различитих истраживача са НАСА-иног Лунарног научног института - изненађујуће се бави многим различитим загонеткама широм Сунчевог система, попут тога како би Земља могла да задржи метал који воли, елементе попут злата и платине који се налазе у његовом плашту, како унутрашњост Месец би у ствари могао бити влажан, а чудна дистрибуција у величинама астероида.
"Већина доказа о ономе што се догодило током касних фаза планетарног формирања с временом је избрисана", рекао је Билл Боттке из истраживачког института Соутхвест, који је предводио истраживачки тим. „Стаза коју смо пратили на овим световима је прилично хладна и прилично је узбудљиво бити ископати више информација из онога што имамо и бити у стању да одговоримо на неке дугогодишње проблеме.“
Боттке је за Спаце Магазине рекао да прича коју овај нови модел говори „није тако компликована као што изгледа на први поглед“, рекао је. "То укључује пуно концепата заједно, а неки од њих су већ неко време присутни."
Боттке и његов тим објавили су своје резултате у часопису Наука.
Истраживачи су започели са широко прихваћеном теоријом о томе како је наш Месец створен џиновским ударом између ране Земље и другог планетарног тела величине Марса. "Ово је био најтрауматичнији догађај кроз који је Земља вероватно икада прошла, и то је било време када су вероватно Земља и Месец формирали своје језгре", рекао је Боттке.
Тешко гвожђе пало је у средиште двају тела, и такозвани високо сидерофили, или метали који воле људе, елементи попут ренијума, осмијум платине, паладија и злата требало је да после гвожђа и других метала дођу до језгре. догађаја формирања Месеца, остављајући камене коре и пластете ових тела празнима ове елементе.
„Ови елементи воле да прате метал“, рекао је Боттке, „тако да ако се метал извлачи до сржи, ти елементи би желели да се истискују са њима. Дакле, ако је то тачно, оно што бисмо очекивали да камење изведено из нашег плашта не би требало да има готово никаквих високо странарофилних елемената, можда 10 до минус 5-ог нивоа. Али изненађујуће је да то није оно што видимо. Они су само мање обилује фактором мањим од 200, у поређењу са оним што бисмо очекивали, фактором 100.000 или тако нешто. “
Боттке је рекао да се о овом проблему оспорава још од 1970-их, са разним сугестијама како одговорити на проблем.
„Најприхватљивији одговор је да су након удара који је формирао Месец постојале и друге ствари које су погодиле Земљу у касним фазама формирања планета, предмети који су били мањи, а ти мањи предмети су надопунили те елементе и дали нам обиље види данас. То је оно што ми називамо касном расту ", рекао је.
На Месецу се десило исто. Али, постојао је проблем са овим сценаријем. Однос ових елемената на Земљи у поређењу са камењем на Месецу је око 1000 према 1.
„Гравитациони пресек Земље је око 20 пута већи од Месеца“, рекао је Боттке, „Дакле, за сваки објекат који је погодио Месец око двадесет је требало да удари на Земљу. А ако су ти елементи касно израсли, требало би да имате однос 20 до 1. Али то није оно што видимо - видимо однос 1000 према 1. "
Боттке - планетарни динамокиста - разговарао је о томе са колегом Давидом Несворнием, такође из СВРИ-а, као и са геофизичко-геохемијским моделима, попут Рицхарда Валкера са Универзитета Мариланд, Јамес Даи са Универзитета Мариланд, и Линде Елкинс-Тантон са Универзитета Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи.
Осмислили су компјутерски модел који наизглед даје одговор.
"Играјући рулету са тим предметима, открио сам да је Земљу врло често погодио огроман ударци које Месец никада неће видети", рекао је Боттке. „Овај резултат сугерише да су ствари које су погодиле Земљу и Месец на крају периода формирања планете доминирале веома великим објектима.“
Модел је предвидио да ће највећи од касних удараца на Земљи имати пречник од 2.400 - 3200 км (1.500-2.000 миља), док је онај за Месец, приближно 240 - 320 км.
Боттке је то назвао "слатким" резултатом - али били су потребни додатни потпорни докази. Тако су погледали последњу преживелу популацију ствари које су изградиле планете, унутрашњи астероидни појас. „Наћи ћете велике астероиде попут Церес, Веста и Паллас“, рекао је Боттке, тако да постоје велики на 500 до 900 км, али онда су ваши највећи астероиди само око 250 км. То се подудара са величинама које је наш модел смислио “, при чему се у овој регији не примећују астероиди са„ између “величине.
Затим су погледали Марс, који има веома велике базене удара који су вероватно преостали од дана када се планета формирала, укључујући и базен Бореалис, који је толико велик да вероватно објашњава разлике у северној и јужној хемисфери на Црвена планета
„Погледали смо и пројектовали величину ударних елемената који би створили те базене за ударце и видели смо да је расподјела величина била подсећа на оно што је предвиђено за Земљу и Месец, а такође и на оно што се налази у унутрашњем астероидном појасу.
Дакле, све те ствари заједно - теоријска основа, докази посматрања елемената на Земљи и Месецу и утицаји на Марс колективно говоре о расподјели величина објеката према крају планетарне формације.
И које су импликације?
"Могли бисмо да предвидимо шта је тада погодило Земљу, Месец и Марс, а они се подударају са оним што видимо на површинама", рекао је Боттке. "На Марсу можемо да играмо игра највећих пројектила који би требало да погоди Марс, а он се поклапа са величином великог базена који се формирао на Марсу и такође је произвео обиље елемената које видимо тамо."
"За Месец би највећи ударци били 250-300 км, што је отприлике у величини базена Аикена на јужном полу", наставио је Боттке. "За Земљу, ови велики ударци објашњавају зашто су неки од ових удара успели да погоде Земљу, а нису сви елементи отишли у језгро Земље."
Боттке је рекао да су, додајући компликацијама, неки од највећих удара који су се заправо плавили кроз Земљу, а заправо су изашли на другу страну - у веома фрагментираном стању - и поновно киши на Земљу. "Ако је то тачно, ово пружа начин да се фрагменти шире по целој Земљи", рекао је, "али како се крхотине прерасподељују око планетарног тела је заиста занимљиво питање. За тај део је потребно много више посла и једноставно је на ивици онога што можемо нумерички урадити. “
Када је у питању вода у Месечевој унутрашњости - за коју се некада сматрало да је сува, али недавна мерења узорака указују да је садржај воде у лунарном плашту између 200 и неколико хиљада делова на милијарду - Ботткеов модел би такође могао да се позабави тим питање.
"Ако је тачно", пише тим у свом раду, "могуће је да је исти пројектил који је испоручио већину Месечевих ХСЕ-а такође пружио воду .... Касно додавање пружа алтернативно објашњење у случају да вода из лунарног плашта не може мигрирати. од пост-гигантског удара Земље до растућег Месеца преко врућег и углавном испареног протолунарног диска. "
Што се тиче питања зашто су мањи пројектили погодили Месец у поређењу са Земљом, Боттке је рекао да је то само игра бројева. „Почињемо са популацијом која има одређени број великих ствари, средњих и малих ствари“, рекао је. „И насумично бирамо пројектиле из те популације и за сваког великог типа који погоди Месец, 20 погоди Земљу. И ми играмо ту игру и ако је број пројектила ограничен, ако Месец буде погођен само једном или два пута од ове популације, то значи да ће Земља бити погођена 20-30 пута, то је довољно за нас - у већини прилика - шта видимо. "
Боттке је рекао да му је ово истраживање пружило прилику да сарађује са геохемичарима, „који имају разне занимљиве ствари за рећи које помажу у ограничавању процеса који су довели до формирања планета. Проблем је што понекад имају сјајне информације, али немају динамичан процес који може функционисати. Дакле, радећи заједно, мислим да смо успели да дођемо до неких занимљивих резултата. "
„Најзанимљивије за мене је то што бисмо требали да користимо та обиље која имамо на Земљи, Месецу и Марсу да заиста испричају причу о формирању планета“, рекао је Боттке.
Извори: Наука, телефонски разговор са Ботткеом
