משטח ירחי מכתש בכבדות על ידי הפגזת אסטרואידים. אשראי תמונה: נאס"א לחץ להגדלה
החוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, תיארו התנגשויות פגע וברח בין כוכבי לכת עובריים בתקופה קריטית בהיסטוריה המוקדמת של מערכת השמש. הממצאים שלהם בגיליון 12 בינואר של כתב העת Nature.
ארבעת כוכבי הלכת היבשתיים או הסלעיים (כדור הארץ, מאדים, ונוס ומרקורי) הם תוצרים של תקופה ראשונית, שנמשכה עשרות מיליוני שנים, של התנגשויות אלימות בין גופים פלנטריים בגדלים שונים. מדענים שקלו בעיקר אירועים אלה במונחים של הסכמתם של חומרים חדשים ואפקטים אחרים על כוכב הלכת המושפע, בעוד שקצת תשומת לב רבה הוקדשה למשפיע. (מעצם הגדרתו, המפגע הוא הקטן מבין שני הגופים המתנגשים.)
אבל כאשר כוכבי לכת מתנגשים, הם לא תמיד דבקים זה בזה. בערך מחצית מהזמן, מכה בגודל כוכב לכת הפוגע בגוף אחר בכוכב לכת יקפץ, והתנגשויות פגע וברח אלה יש השלכות דרסטיות על ההשפעה, אמר אריק אספאוג, פרופסור חבר למדעי כדור הארץ ב- UCSC והסופר הראשון של נייר הטבע.
"אתה בסופו של דבר עם כוכבי לכת שמשאירים את זירת הפשע נראים שונים מאוד מכפי שהם נכנסו - הם יכולים לאבד את האווירה שלהם, את הקרום שלהם, אפילו את המעטפת, או שהם יכולים להתפרק למשפחה של חפצים קטנים יותר," אמר אספאוג. .
ניתן למצוא את שרידי ההשפעות המשבשות הללו ברחבי חגורת האסטרואידים ובקרב מטאוריטים, שהם שברים של גופים פלנטריים אחרים שנחתו על כדור הארץ, אמר. אפילו כוכב הלכת מרקורי יכול היה להיות מפעיל פגע וברח שהרבה מהשכבות החיצוניות שלו הופשטו, והשאיר אותו עם גרעין גדול יחסית וקרום דק ומעטפת, אמר אספאוג. עם זאת, תרחיש זה נותר ספקולטיבי ומחייב מחקר נוסף, אמר.
חוקר אספאוג ופוסט-דוקטורט קרייג אגנור השתמש במחשבים רבי עוצמה כדי להפעיל הדמיות של מגוון תרחישים, ממפגשי מרעה ועד לכיוונים ישירים בין כוכבי לכת בגדלים דומים. החבר הקואנטין וויליאמס, פרופסור למדעי כדור הארץ ב- UCSC, ניתח את תוצאות ההדמיות הללו מבחינת השפעותיהם על ההרכב והמצב הסופי של חפצי השרידים.
החוקרים מצאו כי אפילו מפגשים קרובים בהם שני העצמים אינם מתנגשים בפועל יכולים להשפיע קשות על האובייקט הקטן יותר.
"כששני עצמים מאסיביים עוברים זה ליד זה, כוחות הכבידה גורמים שינויים פיזיים דרמטיים - פירוק, התכה, הפשטת חומר ואף השמדת האובייקט הקטן יותר," אמר וויליאמס. "אתה יכול לעשות הרבה פיזיקה וכימיה על עצמים במערכת השמש בלי לגעת בהם אפילו."
כוכב לכת מפעיל על עצמו לחץ עצום דרך כוח הכובד העצמי, אך משיכת הכבידה של עצם גדול העובר קרוב עלולה לגרום ללחץ הזה לרדת באופן נקי. ההשפעות של דיכאון זה יכולות להיות נפיצות, אמר וויליאמס.
"זה כמו לעבד את המשקה המוגז ביותר בעולם," אמר. "מה שקורה כשכוכב לכת מפורק בכ -50 אחוז זה משהו שאנחנו לא מבינים כל כך טוב בשלב זה, אבל הוא יכול להעביר את הכימיה והפיזיקה לכל מקום, לייצר מורכבות של חומרים שיכולים להסביר היטב את ההטרוגניות אנו רואים במטאוריטים. "
היווצרות כוכבי הלכת היבשתיים נחשבת עם שלב של התקרחות עדינה בתוך דיסק של גז ואבק סביב השמש. כוכבי לכת עובריים גידלו חלק גדול מהחומר שסביבם עד שמערכת השמש הפנימית אירחה כ 100- כוכבי לכת בגודל ירח עד מאדים, אמר אספאוג. אינטראקציות כבידתיות זו עם זו ועם יופיטר השליכו אז את הפרוטופלאטים האלה ממסלוליהם המעגליים, תוך כדי הקמת עידן של השפעות ענק שנמשך ככל הנראה 30 עד 50 מיליון שנה, אמר.
מדענים השתמשו במחשבים כדי לדמות את היווצרות כוכבי הלכת היבשתיים ממאות גופות קטנות יותר, אך מרבית ההדמיות הללו הניחו שכאשר כוכבי לכת מתנגשים הם נדבקים, אמר אספאוג.
"תמיד ידענו שזו קירוב, אבל למעשה לא קל לכוכבי לכת להתמזג," אמר. "החישובים שלנו מראים שהם צריכים לנוע לאט למדי ולהכות כמעט חזיתית בכדי להצביע."
קל לכוכב לכת למשוך ולחבר עצם קטן בהרבה מעצמו. בהשפעות ענקיות בין גופים בגודל פלנטה, לעומת זאת, ההשפעה דומה בגודל המטרה. במקרה של מכה בגודל מאדים שפוגע במטרה בגודל כדור הארץ, המפגע יהיה עשירית מהמסה אך באופן מלא חצי מקוטר כדור הארץ, אמר אספאוג.
"דמיין שני כוכבי לכת מתנגשים, מחציתם גדולה כמו השנייה, בזווית השפעה אופיינית של 45 מעלות. כמחצית מכוכב הלכת הקטן יותר לא באמת מצטלב את הכוכב הגדול יותר, בעוד שהמחצית השנייה נעצרת מתה על עקבותיה, "אמר אספאוג. "אז קורה גזירה אדירה ואז יש לך כוחות גאות ושפל חזקים להפליא שפועלים במרחקים קרובים. השילוב פועל לפירוק כוכב הלכת הקטן יותר אפילו כשהוא עוזב, כך שבמקרים החמורים ביותר מפעיל הפגיעה חלק גדול מהמלבוש שלו, שלא לדבר על האווירה והקרום שלו. "
לדברי אגנור, כל הבעיה בהיווצרות כוכבי הלכת היא מורכבת ביותר, ופתיחת התפקיד שמילאו התנגשויות פיצול ופגע וברח תידרש לימוד נוסף. עם זאת, על ידי בחינת התנגשויות פלנטריות מנקודת המבט של ההשפעה, חוקרי UCSC זיהו מנגנונים פיזיים שיכולים להסביר מאפיינים תמוהים רבים של אסטרואידים.
התנגשויות פגע וברח יכולות לייצר מערך רחב של אסטרואידים מסוגים שונים, אמר וויליאמס. "כמה אסטרואידים נראים כמו כוכבי לכת קטנים, לא מאוד מופרעים, ובקצה השני של הספקטרום הם כאלה שנראים כמו עצמות כלב עשירות ברזל בחלל," אמר. "זהו מנגנון שיכול להפשיט כמויות שונות של החומר הסלעי המרכיב את הקרום והמעטפת. מה שנשאר מאחור יכול לנוע רק מהליבה העשירה בברזל דרך חבילה שלמה של תערובות עם כמויות שונות של סיליקט. "
אחד הפאזלים של חגורת האסטרואידים הוא העדויות להתכה נמוכה של אסטרואידים ברחבי העולם. חימום ההשפעה אינו יעיל מכיוון שהוא מפקיד חום באופן מקומי. לא ברור מה יכול להפוך את האסטרואיד לכתת גדולה מותכת, אך דיכאון בהתנגשות פגע וברח עשוי לעשות את העבודה, אמר אספאוג.
"אם הלחץ יורד בגורם של שניים, אתה יכול לעבור ממשהו שהוא פשוט למשהו מותך", אמר.
לחץ-לחץ יכול גם להרתיח מים ולשחרר גזים, מה שיסביר מדוע מטאוריטים רבים ומבדילים נוטים להיות נקיים מים ומחומרים נדיפים אחרים. על תהליכים אלה ואחרים המעורבים בהתנגשויות פגע וברח יש ללמוד ביתר פירוט, אמר אספאוג.
"זהו מנגנון חדש להתפתחות פלנטרית ולהיווצרות אסטרואידים, והוא מציע הרבה תרחישים מעניינים המצדיקים מחקר נוסף", אמר.
המקור המקורי: אסטרוביולוגיה של נאס"א
