La formazione planetaria – il processo mediante il quale pianeti eleganti, rotondi e distinti si formano da una nuvola vorticosa di asteroidi irregolari e pianeti minori – era probabilmente più caotico e più complesso di quanto la maggior parte degli scienziati ammetterebbe, secondo una nuova ricerca condotta dai ricercatori dell’Università dell’Arizona. Laboratorio planetario e lunare.
I risultati mettono in discussione la visione tradizionale, in cui le collisioni tra blocchi più piccoli li fanno restare uniti e, nel tempo, collisioni ripetute portano a un accumulo di nuovo materiale sul pianeta in via di sviluppo del bambino.
Invece, gli autori propongono e mostrano prove per un nuovo scenario “colpisci, corri e torna”, in cui i corpi pre-planetari hanno trascorso gran parte del loro viaggio attraverso il sistema solare interno, scontrandosi e rimbalzando l’uno contro l’altro, prima di incontrarsi. di nuovo in un secondo momento. . Avendo rallentato a causa della loro prima collisione, è più probabile che restino uniti la prossima volta. Immagina una partita a biliardo, con le palle che riposeranno, piuttosto che lanciare palle di neve, e ti viene l’idea.
La ricerca è pubblicata in due rapporti apparsi nel numero del 23 settembre di The Planetary Science Journal, uno incentrato su Venere e la Terra e l’altro sulla luna terrestre. Secondo il team di autori, guidato dal Dipartimento di Scienze Planetarie e dal professore di LPL Eric Asfough, il punto centrale in entrambe le pubblicazioni è il punto in gran parte non riconosciuto che gli impatti giganti non sono le fusioni efficienti che gli scienziati pensavano che fossero.
Abbiamo scoperto che la maggior parte delle collisioni giganti, anche quelle relativamente “lente”, sono colpi intermittenti. Ciò significa che affinché due pianeti si uniscano, devi prima rallentarli in caso di collisione mordi e fuggi. “Pensare a impatti giganti, ad esempio la formazione della luna, come un evento unico sarebbe probabilmente sbagliato. Molto probabilmente ci sono volute due collisioni di fila”.
Un’implicazione di ciò è che Venere e la Terra hanno avuto esperienze molto diverse nella loro crescita come pianeti, nonostante fossero vicini diretti nel sistema solare interno. Nel primo articolo, condotto da Alexander Emsenhuber, che ha svolto questo lavoro durante una borsa di studio post-dottorato nel laboratorio di Asvugh ed è ora alla Ludwig Maximilian University di Monaco, le giovani Terre potrebbero aver rallentato i corpi planetari interferenti, rendendoli alla fine più inclini a scontrarsi e attaccarsi. insieme da Venere.
“Pensiamo che durante la formazione del sistema solare, la Terra primitiva abbia agito come precursore di Venere”, ha detto Emsenhuber.
Il sistema solare è ciò che gli scienziati chiamano pozzo gravitazionale, il concetto alla base della gravità popolare alle fiere della scienza. I visitatori lanciano una moneta in un pozzo gravitazionale a forma di imbuto, quindi osservano la loro moneta completare diverse orbite prima di cadere nel foro centrale. Più un pianeta è vicino al sole, maggiore è la forza gravitazionale a cui sono esposti i pianeti. Questo è il motivo per cui i pianeti interni del sistema solare su cui si è concentrato in questi studi – Mercurio, Venere, Terra e Marte – ruotano attorno al Sole più velocemente di, ad esempio, Giove, Saturno e Nettuno. Di conseguenza, più un oggetto è vicino al Sole, più è probabile che vi rimanga.
Asfug ha spiegato che quando un pianeta interferente entrava in collisione con la Terra, era meno probabile che si attaccasse alla Terra, e invece più probabile che finisse su Venere.
“La Terra funge da scudo, fornendo la prima fermata contro l’impatto di questi pianeti”, ha detto. “Molto probabilmente, il pianeta che rimbalza sulla Terra colpirà Venere e si fonderà con esso”.
Emsenhuber usa l’analogia di una palla che rimbalza giù per una rampa di scale per illustrare l’idea di ciò che guida l’effetto avanguardia: un oggetto del sistema solare esterno è come una palla che rimbalza giù per una rampa di scale, con ogni rimbalzo che rappresenta una collisione con l’altro. corpo.
“Fino in alto”, ha detto, “la palla perde la sua energia e scoprirai che rimbalzerà sempre verso il basso, non salirà mai”. Per questo motivo, il corpo non può più lasciare il sistema solare interno. Di solito scende solo nel seminterrato, verso Venere, e il distruttore che colpisce Venere è troppo felice per rimanere nel sistema solare interno, quindi a un certo punto colpirà di nuovo Venere”.
La Terra non ha una tale avanguardia per rallentare i suoi pianeti intermedi. Gli autori sostengono che ciò si traduce in una differenza tra due pianeti di dimensioni simili che le teorie convenzionali non possono spiegare.
“L’idea prevalente era che non importava se i pianeti si scontrassero e non si fondessero subito, perché a un certo punto si sarebbero scontrati di nuovo e poi si sarebbero uniti”, ha detto Emsenhuber. Ma questo non è ciò che troviamo. Scopriamo che spesso finiscono per diventare parte di Venere, piuttosto che tornare sulla Terra. È più facile spostarsi dalla Terra a Venere che viceversa.
Per tracciare tutte queste orbite, collisioni planetarie e, infine, le loro fusioni, il team ha utilizzato l’apprendimento automatico per ottenere modelli predittivi da simulazioni 3D di impatti giganti. Il team ha quindi utilizzato questi dati per calcolare rapidamente l’evoluzione orbitale, comprese collisione, fuga e fusione, per simulare la formazione di una Terra nel corso di 100 milioni di anni. Nel secondo articolo, gli autori propongono e illustrano uno scenario mordi e fuggi per la formazione della luna, riconoscendo problemi fondamentali nel modello standard di impatto gigante.
“Il modello standard della luna richiede una collisione molto lenta e relativamente lenta”, ha detto Asfug, “e crea una luna che è composta principalmente dal pianeta in azione, non dalla proto-Terra, il che è un grosso problema perché la Luna sperimenta chimica isotopica quasi identica a quella della Terra”.
Nel nuovo scenario del team, un protopianeta grande più o meno Marte colpisce la Terra, come fa nel modello standard, ma un po’ più velocemente, quindi continua. Ritorna circa un milione di anni dopo per un impatto gigantesco molto simile al modello standard.
“Il doppio effetto mescola le cose con più di un singolo evento, il che potrebbe spiegare la somiglianza isotopica tra la Terra e la Luna, e anche come si sarebbe verificata la seconda collisione lenta e fondente in primo luogo”, ha detto Asfogg.
I ricercatori ritengono che l’incoerenza risultante nel modo in cui i pianeti sono raggruppati indichi la strada per studi futuri sulla diversità dei pianeti terrestri. Ad esempio, non capiamo come la Terra sia finita con un campo magnetico molto più forte di Venere, o perché Venere non abbia la luna.
La loro ricerca indica differenze sistematiche nella dinamica e nella composizione, secondo Asphog.
“Secondo noi, la Terra avrebbe accumulato la maggior parte del suo materiale da collisioni frontali, o più lente di quelle vissute da Venere”, ha detto. Le collisioni sulla Terra che fossero più deviazioni e a una velocità maggiore sarebbero finite preferenzialmente su Venere.
Ciò creerebbe un pregiudizio che, ad esempio, i protopianeti del sistema solare esterno, a una velocità più elevata, potrebbero accumularsi preferenzialmente su Venere piuttosto che sulla Terra. In breve, Venere potrebbe consistere in una sostanza che sarebbe stata difficile per la Terra da ottenere.
“Si potrebbe pensare che la Terra sia composta da più materiale rispetto al sistema esterno perché è più vicina al sistema solare esterno rispetto a Venere. Ma in effetti, con la Terra in un ruolo così importante, in realtà è più probabile che Venere raccoglie il materiale del sistema solare esterno”, ha detto.
I coautori dei due articoli sono Saverio Cambioni e Stephen R. Schwartz del Travis SJ Gabriel Lunar and Planetary Laboratory dell’Arizona State University a Tempe, in Arizona.
Riferimenti:
- Alexander Emsenhuber, Eric Asfough, Saverio Campione, Travis SJ Gabriel, Stephen R. Schwartz. Catene di collisione tra pianeti terrestri. II. Asimmetria tra Terra e Venere. Journal of Planetary Science, 2021; 2 (5): 199 DOI: 10.3847 / psg / ac19b1
- Eric Asfough, Alexander Emsenhuber, Saverio Campione, Travis SJ Gabriel, Stephen R. Schwartz. Catene di collisione tra pianeti terrestri. Terzo. Formazione della luna. Journal of Planetary Science, 2021; 2 (5): 200 DOI: 10.3847 / psg / ac19b2
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