Ένα από τα θεμελιώδη προβλήματα της πλανητικής επιστήμης είναι να προσπαθήσει να προσδιορίσει πώς σχηματίστηκαν και εξελίχθηκαν τα πλανητικά σώματα στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα. Ένα νέο μοντέλο υπολογιστή υποδηλώνει ότι τεράστια αντικείμενα - μερικά τόσο μεγάλα όσο και μεγάλα αντικείμενα ζώνης Kuiper όπως ο Πλούτωνας και η Έρις - πιθανότατα έπεσαν στη Γη, τη Σελήνη και τον Άρη κατά τα τελευταία στάδια του πλανητικού σχηματισμού, φέρνοντας βαριά μέταλλα στις πλανητικές επιφάνειες. Αυτό το μοντέλο - που δημιουργήθηκε από διάφορους ερευνητές από ολόκληρο το Ινστιτούτο Επιστήμης της NASA σεληνιακό - αντιμετωπίζει εκπληκτικά πολλούς διαφορετικούς γρίφους σε όλο το Ηλιακό Σύστημα, όπως πώς η Γη θα μπορούσε να διατηρήσει το μέταλλο που αγαπά, στοιχεία όπως ο χρυσός και η πλατίνα που βρέθηκαν στο μανδύα της, πώς το εσωτερικό του Το φεγγάρι θα μπορούσε πραγματικά να είναι βρεγμένο και η περίεργη κατανομή στα μεγέθη των αστεροειδών.
«Τα περισσότερα από τα στοιχεία για το τι συνέβη στα τελευταία στάδια του πλανητικού σχηματισμού έχουν διαγραφεί με την πάροδο του χρόνου», δήλωσε ο Μπιλ Μπόκε από το Southwest Research Institute, ο οποίος ηγήθηκε της ερευνητικής ομάδας. «Το μονοπάτι που παρακολουθούμε σε αυτούς τους κόσμους είναι αρκετά κρύο και το να μπορούμε να σκάψουμε περισσότερες πληροφορίες από αυτά που έχουμε και να είμαστε σε θέση να απαντήσουμε σε ορισμένα μακροχρόνια προβλήματα είναι αρκετά συναρπαστικό».
Ο Bottke είπε στο Space Magazine ότι η ιστορία που λέει αυτό το νέο μοντέλο «δεν είναι τόσο περίπλοκη όσο φαίνεται με την πρώτη ματιά», είπε. "Περιλαμβάνει πολλές έννοιες μαζί, και μερικές από τις έννοιες έχουν υπάρξει εδώ και λίγο καιρό."
Ο Bottke και η ομάδα του έχουν δημοσιεύσει τα αποτελέσματά τους στο περιοδικό Επιστήμη.
Οι ερευνητές ξεκίνησαν με την ευρέως αποδεκτή θεωρία για το πώς δημιουργήθηκε η Σελήνη μας από ένα τεράστιο αντίκτυπο μεταξύ της πρώιμης Γης και ενός άλλου πλανητικού σώματος μεγέθους Άρη. «Αυτό ήταν το πιο τραυματικό γεγονός που πιθανότατα πέρασε η Γη και αυτή ήταν η στιγμή που πιθανώς η Γη και η Σελήνη και οι δύο σχηματίζουν τους πυρήνες τους», δήλωσε ο Μποτκε.
Ο βαρύς σίδηρος έπεσε στο κέντρο των δύο σωμάτων, και τα λεγόμενα εξαιρετικά σιδερόφιλα, ή μέταλλα που αγαπούν, στοιχεία όπως το ρήνιο, η πλατίνα οσμίου, το παλλάδιο και ο χρυσός θα έπρεπε να έχουν ακολουθήσει τον σίδηρο και άλλα μέταλλα στον πυρήνα του επακόλουθου του γεγονότος που σχηματίζει τη Σελήνη, αφήνοντας τους βραχώδεις φλοιούς και τους μανδύες αυτών των σωμάτων άκυροι από αυτά τα στοιχεία.
«Αυτά τα στοιχεία λατρεύουν να ακολουθούν το μέταλλο», είπε ο Μποκέκ, «οπότε αν το μέταλλο στραγγίζει στον πυρήνα, αυτά τα στοιχεία θα ήθελαν να στραγγίσουν μαζί τους. Αν αυτό είναι σωστό, αυτό που θα περίμενε κανείς ότι οι βράχοι που προέρχονται από τον μανδύα μας δεν θα πρέπει να έχουν σχεδόν καθόλου εξαιρετικά σιδερόφιλα στοιχεία, ίσως 10 έως το 5ο επίπεδο περίπου. Αλλά εκπληκτικά, αυτό δεν βλέπουμε. Είναι μόνο λιγότερο άφθονα με συντελεστή μικρότερο από 200, σε σύγκριση με αυτό που θα περιμέναμε, έναν παράγοντα 100.000 περίπου. "
Ο Μποκτ είπε ότι αυτό το πρόβλημα έχει συζητηθεί από τη δεκαετία του 1970, με διάφορες προτάσεις για το πώς να απαντήσετε στο πρόβλημα.
«Η πιο βιώσιμη απάντηση είναι ότι μετά την επίπτωση στη Σελήνη, υπήρχαν και άλλα πράγματα που έπληξαν τη Γη κατά τα τελευταία στάδια του σχηματισμού πλανητών, αντικείμενα που ήταν μικρότερα και αυτά τα μικρότερα αντικείμενα αναπληρώθηκαν αυτά τα στοιχεία και μας έδωσαν την αφθονία δείτε σήμερα. Αυτό λέμε ως καθυστερημένη αύξηση », είπε.
Στη Σελήνη, συνέβαινε το ίδιο πράγμα. Υπήρχε όμως πρόβλημα με αυτό το σενάριο. Η αναλογία αυτών των στοιχείων στη Γη σε σύγκριση με τους βράχους στη Σελήνη είναι περίπου 1000 έως 1.
«Η βαρυτική διατομή της Γης είναι περίπου 20 φορές μεγαλύτερη από αυτήν της Σελήνης», είπε ο Μποκτ, «Έτσι για κάθε αντικείμενο που έπληξε τη Σελήνη, περίπου είκοσι θα έπρεπε να έχουν χτυπήσει τη Γη. Και εάν η καθυστερημένη προσαύξηση παρέδωσε αυτά τα στοιχεία, θα πρέπει να έχετε αναλογία περίπου 20 προς 1. Αλλά αυτό δεν βλέπουμε - βλέπουμε μια αναλογία 1000 προς 1. "
Ο Bottke - ένας πλανητικός δυναμιστής - το συζήτησε με τον συνάδελφο David Nesvorny, επίσης από το SWRI, καθώς και γεωφυσικούς-γεωχημικούς μοντελιστές, όπως ο Richard Walker από το Πανεπιστήμιο του Maryland, ο James Day από το Πανεπιστήμιο του Maryland και η Linda Elkins-Tanton από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης.
Κατασκεύασαν ένα μοντέλο υπολογιστή που φάνηκε να δίνει μια απάντηση.
«Παίζοντας ρουλέτα με αυτά τα αντικείμενα, διαπίστωσα ότι πολύ συχνά η Γη χτυπήθηκε από τεράστιους κρουστικούς παράγοντες που δεν θα μπορούσε ποτέ να δει η Σελήνη», είπε ο Μποτκε. "Αυτό το αποτέλεσμα δείχνει ότι τα πράγματα που χτυπούν τη Γη και τη Σελήνη στο τέλος της περιόδου σχηματισμού πλανητών κυριαρχούσαν από πολύ μεγάλα αντικείμενα."
Το μοντέλο προέβλεπε ότι ο μεγαλύτερος από τους όψιμους κρουστικούς παράγοντες στην Γη, με διάμετρο 2.400 - 3.200 χλμ. (1.500-2.000 μίλια), ενώ για το φεγγάρι, περίπου 240 - 320 χλμ.
Ο Μποκέκ χαρακτήρισε αυτό το "χαριτωμένο" αποτέλεσμα - αλλά χρειάζονταν περισσότερα αποδεικτικά στοιχεία. Έτσι, ρίχνουν μια ματιά στον τελευταίο επιζώντα πληθυσμό των πραγμάτων που έχτισαν τους πλανήτες, την εσωτερική ζώνη αστεροειδών. «Βρίσκεις μεγάλους αστεροειδείς όπως Ceres, Vesta και Pallas», είπε ο Bottke, οπότε υπάρχουν οι μεγάλοι στα 500 έως 900 km, αλλά τότε οι επόμενοι μεγαλύτεροι αστεροειδείς σου είναι μόνο περίπου 250 km. Αυτό ταιριάζει με τα μεγέθη με τα οποία βρήκε το μοντέλο μας ", όπου δεν παρατηρούνται αστεροειδείς με" ενδιάμεσα "μεγέθη σε αυτήν την περιοχή.
Στη συνέχεια, κοίταξαν τον Άρη, ο οποίος έχει μερικές πολύ μεγάλες λεκάνες πρόσκρουσης που πιθανότατα έχουν απομείνει από τις ημέρες που σχηματίστηκε ο πλανήτης, συμπεριλαμβανομένης της λεκάνης Borealis, η οποία είναι τόσο μεγάλη που πιθανότατα εξηγεί τις διαφορές στο βόρειο και νότιο ημισφαίριο τον Κόκκινο Πλανήτη.
«Κοιτάξαμε και προβάλλαμε το μέγεθος των κρουστών που θα είχαν δημιουργήσει αυτές τις λεκάνες πρόσκρουσης και είδαμε ότι η κατανομή των μεγεθών μοιάζει πολύ με αυτό που είχε προβλεφθεί για τη Γη και τη Σελήνη, καθώς και αυτό που βρίσκεται στην εσωτερική ζώνη αστεροειδών.
Έτσι όλα αυτά τα πράγματα μαζί - η θεωρητική βάση, τα στοιχεία παρατήρησης από στοιχεία στη Γη και τη Σελήνη και οι επιπτώσεις στον Άρη λένε συλλογικά κάτι για την κατανομή των μεγεθών των αντικειμένων προς το τέλος του πλανητικού σχηματισμού.
Και ποιες είναι οι επιπτώσεις;
«Θα μπορούσαμε να κάνουμε προβλέψεις για αυτό που χτύπησε τη Γη, τη Σελήνη και τον Άρη εκείνη την εποχή, και ευθυγραμμίζονται με αυτό που βλέπουμε στις επιφάνειες», δήλωσε ο Μποκέ. «Στον Άρη μπορούμε να παίξουμε ένα παιχνίδι από τα μεγαλύτερα βλήματα που έπρεπε να έχουν χτυπήσει τον Άρη, και ταιριάζει καλά με το μέγεθος της μεγάλης λεκάνης που σχηματίστηκε στον Άρη, και επίσης παρήγαγε τις αφθονίες των στοιχείων που βλέπουμε εκεί».
«Για τη Σελήνη, οι μεγαλύτερες κρούσεις θα ήταν 250-300 χλμ., Που είναι περίπου το μέγεθος της λεκάνης Aiken του νότιου πόλου», συνέχισε ο Bottke. «Για τη Γη, αυτοί οι μεγάλοι κρούστες εξηγούν γιατί μερικές από αυτές τις επιπτώσεις κατάφεραν να χτυπήσουν τη Γη και δεν πήγαν όλα τα στοιχεία στον πυρήνα της Γης».
Ο Μποκέκ είπε ότι προσθέτοντας στις επιπλοκές, μερικές από τις μεγαλύτερες επιπτώσεις μπορεί να έχουν οργωθεί μέσω της Γης και να βγήκαν στην άλλη πλευρά - σε πολύ κατακερματισμένη κατάσταση - και έβρεξαν πίσω στη Γη. «Εάν αυτό είναι αλήθεια, αυτό παρέχει έναν τρόπο για να εξαπλωθούν θραύσματα σε όλη τη Γη», είπε, «αλλά το πώς τα συντρίμμια αναδιανέμονται γύρω από το πλανητικό σώμα είναι μια πραγματικά ενδιαφέρουσα ερώτηση. Αυτό το κομμάτι χρειάζεται πολύ περισσότερη δουλειά και είναι απλώς στην άκρη του τι μπορούμε να κάνουμε αριθμητικά. "
Όσον αφορά το νερό στο εσωτερικό της Σελήνης - το οποίο κάποτε πιστεύεται ότι είναι ξηρό, αλλά πρόσφατες μετρήσεις δειγμάτων, ωστόσο, υποδηλώνουν ότι η περιεκτικότητα σε νερό στο σεληνιακό μανδύα κυμαίνεται μεταξύ 200 και αρκετών χιλιάδων μερών ανά δισεκατομμύριο - το μοντέλο του Bottke θα μπορούσε επίσης να αντιμετωπίσει αυτό θέμα.
«Εάν είναι αλήθεια», γράφει η ομάδα στην εφημερίδα τους, «είναι πιθανό ότι το ίδιο βλήμα που έδωσε τα περισσότερα από τα HSE της Σελήνης μπορεί επίσης να του έδωσε νερό…. Η καθυστερημένη αύξηση παρέχει μια εναλλακτική εξήγηση σε περίπτωση που το νερό του σεληνιακού μανδύα δεν μπορεί να μετακινηθεί από τη μετα-γιγαντιαία κρούση της Γης σε μια αναπτυσσόμενη Σελήνη μέσω ενός καυτού και σε μεγάλο βαθμό εξατμισμένου πρωτονικού δίσκου. "
Σχετικά με το γιατί τα μικρότερα βλήματα έπληξαν τη Σελήνη σε σύγκριση με τη Γη, ο Μποκτ είπε ότι είναι απλώς ένα παιχνίδι αριθμών. «Ξεκινάμε με έναν πληθυσμό που έχει έναν ορισμένο αριθμό μεγάλων πραγμάτων, μεσαίων και μικρών», είπε. «Και επιλέγουμε τυχαία βλήματα από αυτόν τον πληθυσμό και για κάθε μεγάλο άντρα που χτυπά τη Σελήνη, 20 χτύπησαν τη Γη. Και παίζουμε αυτό το παιχνίδι και αν ο αριθμός των βλημάτων είναι περιορισμένος, εάν η Σελήνη χτυπηθεί μόνο μία ή δύο φορές από αυτόν τον πληθυσμό, αυτό σημαίνει ότι η Γη χτυπιέται 20-30 φορές, αυτό είναι αρκετό για να μας δώσει - στις περισσότερες περιπτώσεις - αυτό που βλέπουμε. "
Ο Μποκέκ είπε ότι αυτή η έρευνα του έδωσε την ευκαιρία να συνεργαστεί με γεωχημικούς, «που έχουν κάθε είδους ενδιαφέροντα πράγματα να πουν που βοηθούν στον περιορισμό των διαδικασιών που προκάλεσαν τον σχηματισμό πλανητών. Το πρόβλημα είναι ότι μερικές φορές έχουν εξαιρετικές πληροφορίες, αλλά δεν έχουν μια δυναμική διαδικασία που μπορεί να λειτουργήσει. Έτσι δουλεύοντας μαζί νομίζω ότι καταφέραμε να έχουμε μερικά ενδιαφέροντα αποτελέσματα. "
«Το πιο συναρπαστικό πράγμα για μένα είναι ότι πρέπει να είμαστε σε θέση να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις αφθονίες που έχουμε στη Γη, τη Σελήνη και τον Άρη για να πούμε πραγματικά την ιστορία για τον σχηματισμό πλανητών», δήλωσε ο Μποκέ.
Πηγές: Επιστήμη, τηλεφωνική συνέντευξη με τον Bottke
