Wawasan Baru Pembentukan Bumi, Bulan, dan Mars

Livejurnal69 - Penelitian terbaru menunjukkan bahwa kelimpahan yang disebut sangat siderophile, atau logam-mencintai, unsur-unsur seperti emas dan platina ditemukan di kaos Bumi, Bulan dan Mars yang disampaikan oleh impactors besar selama tahap akhir pembentukan planet lebih dari 4,5 miliar tahun lalu. Memprediksi ukuran proyektil yang melanda dalam puluhan juta tahun dampak raksasa yang diproduksi kita Moon, konsisten dengan model pembentukan planet saat ini serta bukti fisik seperti distribusi ukuran asteroid dan kuno bekas luka dampak Mars.

Mereka memprediksi bahwa terbesar impactors akhir di Bumi - pada 1.500 hingga 2.000 mil dengan diameter - berpotensi diubah arah miring Bumi oleh sekitar 10 derajat, sedangkan untuk Bulan, di sekitar 150-200 mil, mungkin telah memberikan air kepada para mantel.

Tim yang melakukan penelitian ini terdiri dynamicists tata surya, seperti Dr William Bottke dan Dr David Nesvorny dari Southwest Research Institute, dan pemodel geofisika-geokimia, seperti Prof Richard J. Walker dari University of Maryland, Prof James Hari dari Universitas Maryland dan Lembaga Oseanografi Scripps, dan Prof Linda Elkins-Tanton, dari Massachusetts Institute of Technology. Bersama-sama, mereka mewakili tiga tim dalam Lunar NASA Science Institute (NLSI).

Masalah mendasar dalam ilmu planet adalah untuk menentukan bagaimana Bumi, Bulan, dan planet lain dalam tata surya terbentuk dan berevolusi. Ini adalah pertanyaan yang sulit dijawab mengingat bahwa miliaran tahun sejarah telah terus terhapus bukti peristiwa awal. Meskipun demikian, petunjuk penting masih bisa ditemukan untuk membantu menentukan apa yang terjadi, asalkan ada yang tahu di mana mencarinya.

Sebagai contoh, studi yang cermat sampel bulan yang dibawa kembali oleh para astronot Apollo, dikombinasikan dengan kerja pemodelan numerik, menunjukkan bahwa Bulan terbentuk sebagai hasil dari tabrakan antara tubuh berukuran Mars dan bumi awal sekitar 4,5 miliar tahun lalu. Sementara gagasan bahwa sistem Bumi-Bulan berutang keberadaannya untuk suatu kejadian yang tunggal acak pada awalnya dipandang sebagai radikal, sekarang diyakini bahwa dampak besar tersebut adalah umum selama tahap akhir pembentukan planet. Dampak raksasa diyakini telah menyebabkan tahap akhir pembentukan inti dan lautan magma global pada kedua Bumi dan Bulan.

Untuk hipotesis dampak raksasa benar, orang mungkin mengharapkan sampel dari bumi dan mantel Moon, dibawa ke permukaan oleh aktivitas gunung berapi, untuk mendukungnya. Secara khusus, para ilmuwan telah meneliti kelimpahan dalam batuan yang disebut sangat siderophile, atau logam-mencintai, elemen: Re, Os, Ir, Ru, Pt, Rh, Pd, Au. Unsur-unsur seharusnya mengikuti besi dan logam lain ke inti pasca acara Bulan-membentuk, meninggalkan kerak berbatu dan kaos dari kekosongan tubuh dari unsur-unsur. Dengan demikian, dekat mereka-tidak dari batuan mantel harus memberikan tes kunci dari model dampak raksasa.

Namun, seperti yang dijelaskan oleh anggota tim Walker, "Masalah besar bagi pemodel adalah bahwa logam ini tidak hilang sama sekali, namun rendah hati yang banyak." Anggota tim Hari menambahkan, "Ini adalah hal yang baik bagi siapa saja yang menyukai cincin emas pernikahan mereka atau udara bersih yang diberikan oleh paladium di catalytic converter mobil mereka."

Sebuah solusi yang diusulkan untuk teka-teki ini adalah bahwa unsur-unsur yang sangat siderophile memang dilucuti dari mantel oleh dampak dampak raksasa, tetapi kemudian sebagian digantikan dengan dampak kemudian dari blok bangunan asli dari planet, yang disebut planetesimal. Ini bukan kejutan - model pembentukan planet memprediksi dampak keterlambatan tersebut - tetapi sifat mereka, angka, dan terutama ukuran badan accreting tidak diketahui. Agaknya, mereka bisa mewakili pertambahan badan kecil banyak atau beberapa peristiwa besar. Untuk mencocokkan pengamatan, yang akhir-tiba planetesimal butuhkan untuk memberikan 0,5 persen dari massa bumi ke mantel bumi, setara dengan sepertiga dari massa Bulan, dan sekitar 1.200 kali massa kurang ke Bulan mantel.

Dengan menggunakan model numerik, tim menunjukkan bahwa mereka dapat mereproduksi jumlah tersebut jika populasi pertambahan akhir didominasi oleh proyektil besar. Hasilnya menunjukkan impactor Bumi terbesar adalah 1,500-2,000 mil dengan diameter, seukuran Pluto, sementara mereka memukul Bulan hanya 150-200 mil. Bottke penulis Lead berkata, "Ini impactors dianggap cukup besar untuk menghasilkan enrichments diamati pada unsur-unsur yang sangat siderophile, tapi tidak begitu besar bahwa inti terfragmentasi mereka bergabung dengan inti planet itu. Mereka mungkin merupakan objek terbesar untuk memukul orang-orang dunia sejak dampak raksasa yang terbentuk Moon kami. "

Menariknya, distribusi diperkirakan ukuran proyektil, di mana sebagian besar massa penduduk ini ditemukan diantara benda terbesar, konsisten dengan bukti lainnya.

Model baru menggambarkan bagaimana bentuk dan berevolusi planetesimal menyarankan yang terbesar efisien melahap yang lebih kecil dan melarikan diri dalam hal ukuran, meninggalkan benda besar penduduk sangat resistan terhadap erosi tumbukan.

Populasi terakhir planetesimal dipertahankan dalam tata surya bagian dalam asteroid. Di sabuk asteroid batin, asteroid Ceres, Pallas dan Vesta, di kilometer 600, 300 dan 300 di masing-masing, kurcaci asteroid terbesar berikutnya di 150 mil. Tidak asteroid dengan "di-antara" ukuran diamati di wilayah ini.

Ukuran dari kawah tertua dan terbesar di Mars, banyak yang ribuan mil, konsisten dengan itu dibombardir oleh populasi sabuk seperti batin asteroid didominasi oleh badan-badan besar awal sejarahnya.

Hasil ini memungkinkan untuk membuat beberapa prediksi menarik tentang evolusi Bumi, Mars dan Bulan. Sebagai contoh:

Proyektil terbesar yang menimpa bumi ini mampu memodifikasi spin sumbu, rata-rata, oleh sekitar 10 derajat.

Proyektil terbesar untuk menyerang Mars, menurut pekerjaan ini dan kelimpahan unsur-unsur yang sangat siderophile ditemukan pada meteorit Mars, adalah 900-1,100 mil. Ini adalah kira-kira ukuran proyektil yang diperlukan untuk menciptakan cekungan Borealis yang diusulkan yang mungkin telah menghasilkan dikotomi global setengah bulat Mars '.

Untuk Bulan, proyektil akan cukup besar untuk telah menciptakan cekungan Selatan-Kutub-Aitkin atau mungkin baskom berukuran sebanding awal. Apalagi, jika mereka mengandung bahkan jumlah jejak volatil, maka proses yang sama yang membawa unsur-unsur yang sangat siderophile untuk mantel Bulan mungkin juga disampaikan kelimpahan diamati pada air.