Για πολλούς λόγους, η Αφροδίτη μερικές φορές αναφέρεται ως «Δίδυμο της Γης» (ή «Sister Planet», ανάλογα με το ποιος ρωτάτε). Όπως η Γη, είναι χερσαία (δηλαδή βραχώδης) στη φύση, αποτελούμενη από πυριτικά ορυκτά και μέταλλα που διαφοροποιούνται μεταξύ πυρήνα σιδήρου-νικελίου και πυριτικού μανδύα και κρούστας. Αλλά όταν πρόκειται για τις αντίστοιχες ατμόσφαιρες και μαγνητικά πεδία, οι δύο πλανήτες μας δεν θα μπορούσαν να είναι πιο διαφορετικοί.
Για αρκετό καιρό, οι αστρονόμοι αγωνίστηκαν να απαντήσουν γιατί η Γη έχει ένα μαγνητικό πεδίο (το οποίο της επιτρέπει να διατηρεί μια παχιά ατμόσφαιρα) και η Αφροδίτη δεν το κάνει. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη που διεξήχθη από μια διεθνή ομάδα επιστημόνων, μπορεί να έχει σχέση με τον τεράστιο αντίκτυπο που συνέβη στο παρελθόν. Δεδομένου ότι η Αφροδίτη φαίνεται ότι δεν υπέστη ποτέ τέτοιο αντίκτυπο, δεν ανέπτυξε ποτέ το δυναμό που απαιτείται για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου.
Η μελέτη με τίτλο «Σχηματισμός, διαστρωμάτωση και ανάμιξη των πυρήνων της Γης και της Αφροδίτης», πρόσφατα εμφανίστηκε στο επιστημονικό περιοδικό Πλανητικά γράμματα της Γης και της Επιστήμης. Η μελέτη διεξήχθη από τον Seth A. Jacobson του Πανεπιστημίου Northwestern και περιελάμβανε μέλη από το Παρατηρητήριο de la Côte d'Azur, το Πανεπιστήμιο της Bayreuth, το Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Τόκιο και το Ίδρυμα Carnegie της Ουάσιγκτον.
Για χάρη της μελέτης τους, ο Jacobson και οι συνάδελφοί του άρχισαν να σκέφτονται πώς σχηματίζονται οι επίγειοι πλανήτες. Σύμφωνα με τα πιο ευρέως αποδεκτά μοντέλα σχηματισμού πλανητών, οι επίγειοι πλανήτες δεν σχηματίζονται σε ένα μόνο στάδιο, αλλά από μια σειρά συμβάντων αύξησης που χαρακτηρίζονται από συγκρούσεις με πλανητικά και πλανητικά έμβρυα - τα περισσότερα από τα οποία έχουν δικούς τους πυρήνες.
Πρόσφατες μελέτες σχετικά με τη φυσική ορυκτών υψηλής πίεσης και τη δυναμική της τροχιάς έδειξαν επίσης ότι οι πλανητικοί πυρήνες αναπτύσσουν μια στρωματοποιημένη δομή καθώς αυτοί συσσωρεύονται. Ο λόγος για αυτό έχει να κάνει με το πώς ενσωματώνεται μια μεγαλύτερη αφθονία φωτεινών στοιχείων με υγρό μέταλλο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, το οποίο στη συνέχεια θα βυθιστεί για να σχηματίσει τον πυρήνα του πλανήτη καθώς οι θερμοκρασίες και η πίεση αυξανόταν.
Ένας τέτοιος στρωματοποιημένος πυρήνας θα ήταν ανίκανος για μεταφορά, ο οποίος πιστεύεται ότι είναι αυτός που επιτρέπει το μαγνητικό πεδίο της Γης. Επιπλέον, τέτοια μοντέλα είναι ασυμβίβαστα με σεισμολογικές μελέτες που δείχνουν ότι ο πυρήνας της Γης αποτελείται κυρίως από σίδηρο και νικέλιο, ενώ περίπου το 10% του βάρους του αποτελείται από ελαφριά στοιχεία - όπως πυρίτιο, οξυγόνο, θείο και άλλα. Ο εξωτερικός πυρήνας του είναι ομοιογενής και αποτελείται από σχεδόν τα ίδια στοιχεία.
Όπως εξήγησε ο Δρ Jacobson στο Space Magazine μέσω email:
«Οι επίγειοι πλανήτες αναπτύχθηκαν από μια σειρά εκδηλώσεων (επιπτώσεων), οπότε ο πυρήνας αναπτύχθηκε επίσης με πολλαπλά στάδια. Ο σχηματισμός πυρήνα πολλαπλών σταδίων δημιουργεί μια στιβαρή δομή πυκνότητας στρωματοποιημένης στοιβάδας στον πυρήνα επειδή τα ελαφριά στοιχεία ενσωματώνονται όλο και περισσότερο σε μεταγενέστερες προσθήκες πυρήνα. Ελαφριά στοιχεία όπως τα O, Si και S διαχωρίζονται όλο και περισσότερο σε υγρά που σχηματίζουν πυρήνα κατά τη διάρκεια του σχηματισμού πυρήνα όταν οι πιέσεις και οι θερμοκρασίες είναι υψηλότερες, έτσι αργότερα τα γεγονότα σχηματισμού πυρήνα ενσωματώνουν περισσότερα από αυτά τα στοιχεία στον πυρήνα επειδή η Γη είναι μεγαλύτερη και οι πιέσεις και οι θερμοκρασίες είναι επομένως υψηλότερες .
«Αυτό καθιερώνει μια σταθερή διαστρωμάτωση που αποτρέπει ένα μακροχρόνιο γεωδυναμικό και ένα πλανητικό μαγνητικό πεδίο. Αυτή είναι η υπόθεσή μας για την Αφροδίτη. Στην περίπτωση της Γης, πιστεύουμε ότι ο αντίκτυπος που σχηματίζει τη Σελήνη ήταν αρκετά βίαιος για να αναμίξει μηχανικά τον πυρήνα της Γης και να επιτρέψει σε ένα γεωδυάνο μακράς διαρκείας να δημιουργήσει το σημερινό πλανητικό μαγνητικό πεδίο. "
Για να προσθέσουμε σε αυτήν την κατάσταση σύγχυσης, έχουν διεξαχθεί παλαιομαγνητικές μελέτες που δείχνουν ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης υπάρχει για τουλάχιστον 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια (περίπου 340 εκατομμύρια χρόνια μετά τη δημιουργία του). Ως εκ τούτου, ανακύπτει φυσικά το ερώτημα τι θα μπορούσε να εξηγήσει την τρέχουσα κατάσταση της μεταφοράς και πώς προέκυψε. Για χάρη της μελέτης τους, ο Τζέικομπσον και η ομάδα του εξέτασαν την πιθανότητα να προκαλέσει μια τεράστια επίδραση σε αυτό. Όπως ανέφερε ο Jacobson:
«Οι ενεργειακές κρούσεις αναμιγνύουν μηχανικά τον πυρήνα και έτσι μπορούν να καταστρέψουν τη σταθερή διαστρωμάτωση. Η σταθερή διαστρωμάτωση αποτρέπει τη μεταφορά που αναστέλλει ένα γεωδυναμικό. Η κατάργηση της διαστρωμάτωσης επιτρέπει στο δυναμό να λειτουργεί. "
Βασικά, η ενέργεια αυτού του αντίκτυπου θα είχε κλονίσει τον πυρήνα, δημιουργώντας μια ενιαία ομοιογενή περιοχή εντός της οποίας θα μπορούσε να λειτουργήσει ένα μακροχρόνιο γεωδυναμικό. Δεδομένης της ηλικίας του μαγνητικού πεδίου της Γης, αυτό είναι σύμφωνο με τη θεωρία κρούσης Theia, όπου ένα αντικείμενο μεγέθους Άρη πιστεύεται ότι συγκρούστηκε με τη Γη πριν 4,51 δισεκατομμύρια χρόνια και οδήγησε στο σχηματισμό του συστήματος Γης-Σελήνης.
Ο αντίκτυπος αυτός θα μπορούσε να έχει προκαλέσει τη στρωματοποίηση του πυρήνα της Γης σε ομοιογενή και κατά τη διάρκεια των επόμενων 300 εκατομμυρίων ετών, οι συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας θα μπορούσαν να την είχαν προκαλέσει να διαφοροποιηθεί μεταξύ ενός συμπαγούς εσωτερικού πυρήνα και ενός υγρού εξωτερικού πυρήνα. Χάρη στην περιστροφή στον εξωτερικό πυρήνα, το αποτέλεσμα ήταν ένα φαινόμενο δυναμό που προστάτευε την ατμόσφαιρά μας καθώς σχηματίστηκε.
Οι σπόροι αυτής της θεωρίας παρουσιάστηκαν πέρυσι στο 47ο Σεμινάριο σεληνιακής και Πλανητικής Επιστήμης στο The Woodlands του Τέξας. Κατά τη διάρκεια μιας παρουσίασης με τίτλο «Δυναμική ανάμειξη πλανητικών πυρήνων από τις γιγαντιαίες επιπτώσεις», ο Δρ Miki Nakajima του Caltech - ένας από τους συν-συγγραφείς αυτής της τελευταίας μελέτης - και ο David J. Stevenson του Carnegie Institution of Washington. Εκείνη την εποχή, ανέφεραν ότι η διαστρωμάτωση του πυρήνα της Γης μπορεί να έχει επαναρυθμιστεί από την ίδια επίπτωση που διαμόρφωσε τη Σελήνη.
Η μελέτη της Nakajima και του Stevenson έδειξε πώς οι πιο βίαιες επιπτώσεις θα μπορούσαν να αναζωπυρώσουν τον πυρήνα των πλανητών καθυστερημένα. Βασιζόμενοι σε αυτό, ο Jacobson και οι άλλοι συν-συγγραφείς εφάρμοσαν μοντέλα για το πώς η Γη και η Αφροδίτη συγκέντρωσαν από ένα δίσκο στερεών και αερίων για έναν πρωτότυπο Ήλιο. Εφαρμόζουν επίσης υπολογισμούς για το πώς αναπτύχθηκε η Γη και η Αφροδίτη, με βάση τη χημεία του μανδύα και του πυρήνα κάθε πλανήτη μέσω κάθε συμβάντος αύξησης.
Η σημασία αυτής της μελέτης, όσον αφορά το πώς σχετίζεται με την εξέλιξη της Γης και την εμφάνιση της ζωής, δεν μπορεί να υποτιμηθεί. Εάν η μαγνητόσφαιρα της Γης είναι το αποτέλεσμα μιας καθυστερημένης ενεργητικής επίδρασης, τότε τέτοιες επιπτώσεις θα μπορούσαν πολύ να είναι η διαφορά μεταξύ του πλανήτη μας να είναι κατοικήσιμος ή να είναι πολύ κρύος και άνυδρος (όπως ο Άρης) ή πολύ ζεστός και κόλαση (όπως η Αφροδίτη). Όπως κατέληξε ο Jacobson:
«Τα πλανητικά μαγνητικά πεδία προστατεύουν τους πλανήτες και τη ζωή στον πλανήτη από την επιβλαβή κοσμική ακτινοβολία. Εάν μια καθυστερημένη, βίαιη και γιγαντιαία επίδραση είναι απαραίτητη για ένα πλανητικό μαγνητικό πεδίο, τότε μια τέτοια επίπτωση μπορεί να είναι απαραίτητη για τη ζωή. "
Κοιτάζοντας πέρα από το ηλιακό μας σύστημα, αυτό το έγγραφο έχει επίσης επιπτώσεις στη μελέτη των εξωηλιακών πλανητών. Και εδώ, η διαφορά μεταξύ ενός πλανήτη που είναι κατοικήσιμος ή όχι μπορεί να οφείλεται στις επιπτώσεις υψηλής ενέργειας που αποτελούν μέρος της πρώιμης ιστορίας του συστήματος. Στο μέλλον, όταν μελετούν εξωηλιακούς πλανήτες και αναζητούν σημάδια κατοίκησης, οι επιστήμονες μπορεί κάλλιστα να αναγκαστούν να κάνουν μια απλή ερώτηση: «Χτυπήθηκε αρκετά σκληρά;»
