Powierzchnia księżyca. Źródło zdjęcia: LPI Kliknij, aby powiększyć
Uniwersytet Arizony i japońscy naukowcy są przekonani, że dowody ostatecznie rozstrzygają dziesięciolecia sporów o to, jakie obiekty zbombardowały wczesny wewnętrzny układ słoneczny w kataklizmie 3,9 miliarda lat temu.
Starożytne planetoidy głównego pasa o identycznych rozmiarach jak współczesne planetoidy w pasie Marsa-Jowisza - nie komety - uderzyły wewnętrzne skaliste planety w wyjątkową katastrofę, która trwała przez krótki czas geologiczny, gdziekolwiek od 20 milionów do 150 milionów lat, raport w numerze Science z 16 września.
Jednak obiekty, które drążyły nasz wewnętrzny układ słoneczny po zakończeniu tak zwanego późnego ciężkiego bombardowania, są wyraźnie odmienną populacją, emerytowany profesor UA Robert Strom i koledzy w artykule: „Powstanie impaktorów planetarnych w wewnętrznym układzie słonecznym . ”
Po zakończeniu okresu późnego ciężkiego bombardowania lub kataklizmu księżycowego, głównie asteroidy w pobliżu Ziemi (NEA) zasypały ziemski region.
Strom od 35 lat bada rozmiar i rozkład kraterów na powierzchni Układu Słonecznego. Od dawna podejrzewa, że dwie różne populacje pocisków są odpowiedzialne za kraterowanie wewnętrznych powierzchni Układu Słonecznego. Ale było zbyt mało danych, aby to udowodnić.
Teraz badania asteroid przeprowadzone przez UA Spacewatch, Sloan Digital Sky Survey, japoński teleskop Subaru i tym podobne zgromadziły dość kompletne dane dotyczące asteroid aż do tych o średnicy mniejszej niż kilometr. Nagle stało się możliwe porównanie rozmiarów asteroid z rozmiarami pocisków, które wysadzały kratery na powierzchnie od Marsa do wewnątrz Merkurego.
„Kiedy wyprowadziliśmy rozmiary pocisków z zapisu krateru przy użyciu praw skalowania, starożytne i nowsze rozmiary pocisków pasowały do dawnych i młodszych populacji asteroid, uderzają”, powiedział Strom. „To zadziwiające dopasowanie”.
„Jedna rzecz mówi, że obecny rozkład wielkości asteroid w pasie asteroid ustalono co najmniej już 4 miliardy lat temu” - powiedział Renu Malhotra, współautor artykułu naukowego z UA, . „Mówi także, że mechanizm, który spowodował późne ciężkie bombardowanie, był zdarzeniem grawitacyjnym, które zmiotło przedmioty z pasa asteroid niezależnie od wielkości”.
Malhotra odkrył w poprzednich badaniach, czym musiał być ten mechanizm. Pod koniec ich formacji Jowisz i inne zewnętrzne gigantyczne gazowe planety zmiotły planetarne szczątki dalej w Układzie Słonecznym, w regionie Pasa Kuipera. Usuwając pył i cząstki powstałe z formowania się planet w zewnętrznym Układzie Słonecznym, szczególnie Jowisz stracił energię orbitalną i przesunął się do wewnątrz, bliżej Słońca. Ta migracja znacznie zwiększyła grawitacyjny wpływ Jowisza na pas asteroid, rzucając asteroidy niezależnie od wielkości w kierunku wewnętrznego układu słonecznego.
Dowody na to, że asteroidy głównego pasa uderzały we wczesny wewnętrzny układ słoneczny, potwierdzają wcześniej opublikowaną analizę kosmochemiczną przeprowadzoną przez planetologa UA Davida A. Kringa i współpracowników.
„Rozkład wielkości kraterów uderzeniowych w starożytnych wyżynach Księżyca i Marsa jest całkowicie niezależnym testem kataklizmu wewnętrznego układu słonecznego i potwierdza nasze kosmochemiczne dowody istnienia źródła asteroid” - powiedział Kring, współautor artykułu naukowego. .
Kring był częścią zespołu, który wcześniej wykorzystywał technikę datowania argon-argon w analizie wieku topnienia uderzeń meteorytów księżycowych - skał wyrzucanych losowo z powierzchni Księżyca i które wylądowały na Ziemi po około milionie lat w kosmosie. Odkryli z epoki „klastrów” lub stopionych fragmentów skał w meteorytach breccia, że cały księżyc został zbombardowany 3,9 miliarda lat temu, prawdziwy globalny kataklizm księżycowy. Analiza próbki księżycowej Apollo wykazała, że asteroidy odpowiadają za co najmniej 80 procent uderzeń Księżyca.
Komety odegrały stosunkowo niewielką rolę w uderzeniach wewnętrznego układu słonecznego, Strom, Malhotra i Kring również wnioskowali z ich pracy. Strom powiedział, że w przeciwieństwie do powszechnego przekonania, prawdopodobnie nie więcej niż 10 procent wody na Ziemi pochodzi z komet.
Po późnym ciężkim bombardowaniu powierzchnie naziemne zostały tak całkowicie zmienione, że żadna powierzchnia starsza niż 3,9 miliarda lat nie może być opatrzona datą krateru. Naukowcy twierdzą, że starsze skały i minerały znajdują się na Księżycu i Ziemi, ale są to fragmenty starszych powierzchni, które zostały rozbite przez uderzenia.
Strom powiedział, że jeśli Ziemia ma oceany między 4,4 a 4 miliardami lat temu, jak sugerują inne dowody geologiczne, oceany musiały zostać odparowane przez uderzenia asteroid podczas kataklizmu.
Kring opracował również hipotezę, która sugeruje, że zdarzenia uderzenia podczas późnego ciężkiego bombardowania wygenerowały ogromne podpowierzchniowe systemy hydrotermalne, które były kluczowe dla wczesnego rozwoju życia. Oszacował, że kataklizm wewnętrznego układu słonecznego wytworzył na Ziemi ponad 20 000 kraterów o średnicy od 10 do 1000 kilometrów.
Dynamika krateru wewnętrznego układu słonecznego zmieniła się dramatycznie po późnym ciężkim bombardowaniu. Odtąd zapis krateru uderzeniowego odzwierciedla fakt, że większość obiektów uderzających w wewnętrzne powierzchnie Układu Słonecznego to asteroidy znajdujące się w pobliżu Ziemi, mniejsze asteroidy z pasa głównego, które są wpychane na orbitę ziemską przez zjawisko selektywne pod względem wielkości zwane efektem Jarkowskiego.
Efekt ma związek ze sposobem, w jaki asteroidy nierównomiernie absorbują i ponownie promieniują energię słoneczną. Przez dziesiątki milionów lat efekt jest wystarczająco duży, aby pchnąć asteroidy o długości mniejszej niż 20 kilometrów w jowiszowe rezonanse lub luki, które dostarczają je na orbitę ziemską. Im mniejsza asteroida, tym bardziej na nią wpływa efekt Jarkowskiego.
Geolodzy planetarni próbowali zliczać kratery i ich rozkład wielkości, aby uzyskać absolutny wiek powierzchni na planetach i księżycach.
„Ale dopóki nie poznaliśmy pochodzenia pocisków, było tyle niepewności, że myślałem, że może to doprowadzić do ogromnego błędu”, powiedział Strom. „A teraz wiem, że mam rację. Na przykład ludzie oparli historię geologiczną Marsa na wynikach krateru ciężkich bombardowań, a to źle, ponieważ używają tylko jednej krzywej krateru, a nie dwóch ”.
Strom powiedział, że próby dotychczasowych badań zewnętrznych ciał Układu Słonecznego za pomocą zapisu kraterów wewnętrznego Układu Słonecznego są całkowicie błędne. Dodał jednak, że powinno być możliwe dokładniejsze datowanie wewnętrznych powierzchni Układu Słonecznego, gdy naukowcy ustalą szybkość krateru po bombardowaniu asteroidami w pobliżu Ziemi.
Autorami artykułu naukowego są Strom, Malhotra i Kring z University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory oraz Takashi Ito i Fumi Yoshida z National Astronomical Observatory, Tokio, Japonia.
Oryginalne źródło: UA News Release
