Μια σεληνιακή επιφάνεια με έντονο κρατήρα βομβαρδίζοντας αστεροειδείς. Πιστωτική εικόνα: NASA Επιλέξτε για μεγέθυνση
Οι συγκρούσεις μεταξύ εμβρυϊκών πλανητών κατά τη διάρκεια μιας κρίσιμης περιόδου στην πρώιμη ιστορία του Ηλιακού Συστήματος ενδέχεται να εξηγούν ορισμένες προηγουμένως ανεξήγητες ιδιότητες πλανητών, αστεροειδών και μετεωριτών, σύμφωνα με ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Santa Cruz, που περιέγραψαν τα ευρήματά τους στο τεύχος 12 Ιανουαρίου του περιοδικού Nature.
Οι τέσσερις «επίγειοι» ή βραχώδεις πλανήτες (Γη, Άρης, Αφροδίτη και Υδράργυρος) είναι προϊόντα μιας αρχικής περιόδου, διάρκειας δεκάδων εκατομμυρίων ετών, βίαιων συγκρούσεων μεταξύ πλανητικών σωμάτων διαφόρων μεγεθών. Οι επιστήμονες έχουν μελετήσει ως επί το πλείστον αυτά τα γεγονότα ως προς την αύξηση του νέου υλικού και άλλων επιπτώσεων στον προσβεβλημένο πλανήτη, ενώ λίγη προσοχή έχει δοθεί στον κρουστικό παράγοντα. (Εξ ορισμού, το κρουστικό εκκρεμές είναι το μικρότερο από τα δύο συγκρουόμενα σώματα.)
Αλλά όταν συγκρούονται πλανήτες, δεν κολλάνε πάντα. Περίπου το ήμισυ του χρόνου, ένα κρουστικό εκκρεμές σε μέγεθος πλανήτη που χτυπά ένα άλλο σώμα μεγέθους πλανήτη θα αναπηδήσει και αυτές οι συγκρούσεις έχουν δραστικές συνέπειες για τον κρουστικό εκκρεμές, δήλωσε ο Erik Asphaug, αναπληρωτής καθηγητής Επιστημών της Γης στο UCSC και πρώτος συγγραφέας το έγγραφο της Φύσης.
"Καταλήγεις με πλανήτες που αφήνουν τη σκηνή του εγκλήματος να μοιάζει πολύ διαφορετική από την είσοδο τους - μπορεί να χάσουν την ατμόσφαιρα, την κρούστα, ακόμη και τον μανδύα, ή μπορούν να χωριστούν σε μια οικογένεια μικρότερων αντικειμένων", δήλωσε ο Asphaug .
Τα απομεινάρια αυτών των διαταραγμένων κρουσμάτων μπορούν να βρεθούν σε ολόκληρη την αστεροειδή ζώνη και μεταξύ των μετεωριτών, τα οποία είναι θραύσματα άλλων πλανητικών σωμάτων που έχουν προσγειωθεί στη Γη, είπε. Ακόμα και ο πλανήτης Mercury μπορεί να ήταν ένα κρουστικό εκκρεμές που είχε απομακρύνει πολλά από τα εξωτερικά του στρώματα, αφήνοντάς τον με έναν σχετικά μεγάλο πυρήνα και λεπτό φλοιό και μανδύα, δήλωσε ο Asphaug. Ωστόσο, αυτό το σενάριο παραμένει κερδοσκοπικό και απαιτεί πρόσθετη μελέτη, είπε.
Ο Asphaug και ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Craig Agnor χρησιμοποίησαν ισχυρούς υπολογιστές για να εκτελέσουν προσομοιώσεις μιας σειράς σεναρίων, από βοσκότοπους μέχρι άμεσες επιτυχίες μεταξύ πλανητών συγκρίσιμων μεγεθών. Ο Coauthor Quentin Williams, καθηγητής Επιστημών της Γης στο UCSC, ανέλυσε τα αποτελέσματα αυτών των προσομοιώσεων ως προς τις επιπτώσεις τους στη σύνθεση και την τελική κατάσταση των υπολειμμάτων.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ακόμη και οι στενές συναντήσεις στις οποίες τα δύο αντικείμενα δεν συγκρούονται μπορούν να επηρεάσουν σοβαρά το μικρότερο αντικείμενο.
"Καθώς δύο τεράστια αντικείμενα περνούν το ένα κοντά στο άλλο, οι βαρυτικές δυνάμεις προκαλούν δραματικές φυσικές αλλαγές - αποσυμπίεση, τήξη, απογύμνωση του υλικού και ακόμη και εκμηδένιση του μικρότερου αντικειμένου", δήλωσε ο Williams. "Μπορείτε να κάνετε πολλή φυσική και χημεία σε αντικείμενα στο Ηλιακό Σύστημα χωρίς καν να τα αγγίξετε."
Ένας πλανήτης ασκεί τεράστια πίεση στον εαυτό του μέσω της βαρύτητας, αλλά η βαρυτική έλξη ενός μεγαλύτερου αντικειμένου που περνά κοντά μπορεί να προκαλέσει την πτώση αυτής της πίεσης. Τα αποτελέσματα αυτής της αποσυμπίεσης μπορεί να είναι εκρηκτικά, δήλωσε ο Williams.
«Είναι σαν να απογειώνεις το πιο ανθρακούχο ποτό στον κόσμο», είπε. «Αυτό που συμβαίνει όταν ένας πλανήτης αποσυμπιέζεται κατά 50 τοις εκατό είναι κάτι που δεν καταλαβαίνουμε πολύ καλά σε αυτό το στάδιο, αλλά μπορεί να μετατοπίσει τη χημεία και τη φυσική παντού, παράγοντας μια πολυπλοκότητα υλικών που θα μπορούσαν να εξηγήσουν την ετερογένεια βλέπουμε στους μετεωρίτες. "
Ο σχηματισμός των επίγειων πλανητών πιστεύεται ότι ξεκίνησε με μια φάση απαλής αύξησης μέσα σε ένα δίσκο αερίου και σκόνης γύρω από τον Ήλιο. Οι εμβρυϊκοί πλανήτες κατέστρεψαν μεγάλο μέρος του υλικού γύρω τους έως ότου το εσωτερικό ηλιακό σύστημα φιλοξένησε περίπου 100 σελήνες σε μέγεθος πλανήτη σε μέγεθος Άρη, δήλωσε ο Asphaug. Οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους και με τον Δία έριξαν στη συνέχεια αυτούς τους πρωτοπλανήτες από τις κυκλικές τροχιές τους, ξεκινώντας μια εποχή τεράστιων επιπτώσεων που πιθανώς διήρκεσαν 30 έως 50 εκατομμύρια χρόνια, είπε.
Οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει υπολογιστές για να προσομοιώσουν το σχηματισμό των επίγειων πλανητών από εκατοντάδες μικρότερα σώματα, αλλά οι περισσότερες από αυτές τις προσομοιώσεις έχουν υποθέσει ότι όταν συγκρούονται πλανήτες κολλάνε, είπε ο Asphaug.
«Γνωρίζαμε πάντα ότι είναι μια προσέγγιση, αλλά στην πραγματικότητα δεν είναι εύκολο να συγχωνευτούν οι πλανήτες», είπε. "Οι υπολογισμοί μας δείχνουν ότι πρέπει να κινούνται αρκετά αργά και να χτυπούν σχεδόν μπροστά για να συσσωρευτούν."
Είναι εύκολο για έναν πλανήτη να προσελκύσει και να συγκεντρώσει ένα πολύ μικρότερο αντικείμενο από τον ίδιο. Σε τεράστιες κρούσεις μεταξύ σωμάτων μεγέθους πλανήτη, ωστόσο, το κρουστικό εκκρεμές είναι συγκρίσιμο σε μέγεθος με τον στόχο. Στην περίπτωση ενός κρουστικού μεγέθους Άρη που χτυπά έναν στόχο μεγέθους της Γης, ο κρουστικός κρούσης θα είναι το ένα δέκατο της μάζας αλλά πλήρως το ήμισυ της διαμέτρου της Γης, δήλωσε ο Asphaug.
«Φανταστείτε δύο πλανήτες να συγκρούονται, ο μισός τόσο μεγάλος όσο ο άλλος, σε μια τυπική γωνία πρόσκρουσης 45 μοιρών. Περίπου το μισό του μικρότερου πλανήτη δεν τέμνει πραγματικά τον μεγαλύτερο πλανήτη, ενώ το άλλο μισό σταματά νεκρό στα ίχνη του », δήλωσε ο Asphaug. «Υπάρχει λοιπόν τεράστια διάτμηση και μετά έχετε απίστευτα ισχυρές παλιρροιακές δυνάμεις που ενεργούν σε κοντινές αποστάσεις. Ο συνδυασμός λειτουργεί για να τραβήξει τον μικρότερο πλανήτη ακόμα και όταν φεύγει, οπότε στις πιο σοβαρές περιπτώσεις ο κρουστικός κρουστής χάνει ένα μεγάλο μέρος του μανδύα του, για να μην αναφέρουμε την ατμόσφαιρα και το φλοιό του. "
Σύμφωνα με τον Agnor, ολόκληρο το πρόβλημα του σχηματισμού πλανητών είναι πολύ περίπλοκο και το να ξεδιπλωθεί ο ρόλος που διαδραματίζουν οι συγκρούσεις κατακερματισμού καταστροφής θα απαιτήσει περαιτέρω μελέτη. Εξετάζοντας όμως πλανητικές συγκρούσεις από την οπτική γωνία του κρουστικού εκκρεμούς, ωστόσο, οι ερευνητές του UCSC εντόπισαν φυσικούς μηχανισμούς που μπορούν να εξηγήσουν πολλά αινιγματικά χαρακτηριστικά.
Οι συγκρούσεις Hit-and-Run μπορούν να παράγουν ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών ειδών αστεροειδών, δήλωσε ο Williams. «Μερικοί αστεροειδείς μοιάζουν με μικρούς πλανήτες, όχι πολύ ενοχλημένοι, και στο άλλο άκρο του φάσματος είναι αυτοί που μοιάζουν με οστά σκύλου πλούσια σε σίδηρο στο διάστημα», είπε. «Αυτός είναι ένας μηχανισμός που μπορεί να αφαιρέσει διαφορετικές ποσότητες από το βραχώδες υλικό που συνθέτει το φλοιό και το μανδύα. Αυτό που μένει πίσω μπορεί να κυμαίνεται από τον πλούσιο σε σίδηρο πυρήνα έως μια ολόκληρη σειρά μιγμάτων με διαφορετικές ποσότητες πυριτικών. "
Ένα από τα παζλ του αστεροειδούς ιμάντα είναι η απόδειξη της εκτεταμένης παγκόσμιας τήξης των αστεροειδών. Η θέρμανση κρούσης είναι αναποτελεσματική, επειδή εναποθέτει θερμότητα τοπικά. Δεν είναι ξεκάθαρο τι θα μπορούσε να μετατρέψει έναν αστεροειδή σε μια μεγάλη λιωμένη σταγόνα, αλλά η αποσυμπίεση σε μια σύγκρουση χτύπησε και τρέχει μπορεί να κάνει το τέχνασμα, δήλωσε ο Asphaug.
«Αν η πίεση μειωθεί κατά δύο, μπορείτε να πάτε από κάτι που είναι απλώς ζεστό σε κάτι λιωμένο», είπε.
Η κατάθλιψη μπορεί επίσης να βράσει το νερό και να απελευθερώσει αέρια, κάτι που εξηγεί γιατί πολλοί διαφοροποιημένοι μετεωρίτες τείνουν να είναι απαλλαγμένοι από νερό και άλλες πτητικές ουσίες. Αυτές και άλλες διεργασίες που εμπλέκονται σε συγκρούσεις χτυπήματος και λειτουργίας πρέπει να μελετηθούν λεπτομερέστερα, δήλωσε ο Asphaug.
«Είναι ένας νέος μηχανισμός για την πλανητική εξέλιξη και τον σχηματισμό αστεροειδών και προτείνει πολλά ενδιαφέροντα σενάρια που απαιτούν περαιτέρω μελέτη», είπε.
Αρχική πηγή: Αστροβιολογία της NASA
