אחת הבעיות הבסיסיות במדע הפלנטרי היא מנסה לקבוע כיצד גופים פלנטריים במערכת השמש הפנימית נוצרו והתפתחו. מודל מחשב חדש מציע כי עצמים ענקיים - חלקם גדולים כמו חפצי חגורת קיפר גדולים כמו פלוטו ואריס - ככל הנראה פלטו את כדור הארץ, הירח ומאדים בשלבים המאוחרים של היווצרות כוכב לכת, והביאו מתכות כבדות למשטחי הפלנטה. מודל זה - שנוצר על ידי חוקרים שונים מכל רחבי מכון המדע הירחי של נאס"א - מתייחס באופן מפתיע לחידות רבות ומגוונות ברחבי מערכת השמש, כמו כיצד כדור הארץ יכול היה לשמור על אוהבי מתכת, אלמנטים כמו זהב ופלטינה שנמצאים במעטפתו, כיצד הפנים של הכדור ירח יכול למעשה להיות רטוב, והתפוצה המוזרה בגדלים של אסטרואידים.
"ביל הראי ממכון המחקר הדרום-מערבי, שהוביל את צוות המחקר," רוב הראיות למה שקרה בשלבים המאוחרים של היווצרות פלנטרית נמחקו לאורך זמן. "המסלול שעברנו אחרי העולמות האלה די קר וכדי להיות מסוגל לחפור מידע נוסף ממה שיש לנו ולהצליח לענות על כמה בעיות ארוכות שנים זה די מרגש."
בוטק אמר למגזין Space כי הסיפור שדגם חדש זה מספר "אינו מסובך כמו שהוא נראה במבט ראשון", אמר. "זה כולל הרבה מושגים יחד, וחלק מהמושגים היו קיימים כבר זמן מה."
בוטקה וצוותו פרסמו את תוצאותיהם בכתב העת מדע.
החוקרים התחילו בתיאוריה המקובלת על האופן בו נוצר ירחנו כתוצאה מהשפעת ענק בין כדור הארץ הקדום לגוף פלנטרי אחר בגודל מאדים. "זה היה האירוע הטראומטי ביותר שככל הנראה כדור הארץ עבר אי פעם, וזה היה התקופה בה יש להניח שכדור הארץ והירח יצרו את ליבותיהם," אמר בוטק.
הברזל הכבד נפל למרכזם של שני הגופים, ואלו המכונים אלמנטים סידרופיליים מאוד, או אוהבי מתכת, כמו רניום, אוסמיום פלטינה, פלדיום וזהב היו צריכים ללכת בעקבות הברזל ומתכות אחרות עד ליבה שלאחר מכן. של האירוע היוצר ירח, ומשאיר את קרומי הסלעים ואת המעטפות של גופים אלה ריקים מהיסודות הללו.
"אלמנטים אלה אוהבים לעקוב אחר המתכת," אמר בוטק, "כך שאם המתכת מתנקזת עד ליבה, האלמנטים הללו ירצו להתנקז איתם. אז אם זה נכון, מה שהיינו מצפים שסלעים הנגזרים מהמעטפת שלנו לא צריכים להכיל כמעט אלמנטים סיידופילים במיוחד, אולי 10 עד המפלס החמישי מינוס בערך. אך באופן מפתיע, זה לא מה שאנחנו רואים. הם פחות שופעים בפקטור של פחות מ -200, לעומת מה שהיינו מצפים, גורם של 100,000 בערך. "
בוטק אמר כי מדובר בוויכוח מאז שנות השבעים, עם הצעות שונות כיצד לענות על הבעיה.
"התשובה הכמישה ביותר היא שאחרי שהתרחש ההשפעה היוצרת ירח, היו גם דברים אחרים שפגעו בכדור הארץ בשלבים המאוחרים של היווצרות כוכב הלכת, אובייקטים שהיו קטנים יותר, והחפצים הקטנים יותר האלה חידשו את האלמנטים האלה ונתנו לנו את השפע שאנחנו ראה היום. זה מה שאנו מתייחסים אליו כמו הסכמה מאוחרת, "אמר.
על הירח, אותו דבר קרה. אבל הייתה בעיה בתרחיש זה. היחס בין היסודות הללו על כדור הארץ בהשוואה לסלעים בירח הוא בערך 1000 עד 1.
"חתך הכבידה של כדור הארץ הוא בערך פי 20 מזה של הירח", אמר בוטק, "כך שעל כל חפץ שפגע בירח, כעשרים היו צריכים להכות את כדור הארץ. אם ההסמכה המאוחרת מסרה את האלמנטים הללו, עליכם להיות ביחס של 20 עד 1. אבל זה לא מה שאנחנו רואים - אנו רואים יחס של 1000 עד 1. "
בוטקה - דינמטיקאי פלנטרי - דן בכך עם הקולגה דייוויד נסווורני, גם הוא מ- SWRI, כמו גם דוגמניות גאופיזיות-גאוכימיות, כמו ריצ'רד ווקר מאוניברסיטת מרילנד, ג'יימס דיי מאוניברסיטת מרילנד ולינדה אלקינס-טנטון מאוניברסיטת מרילנד המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס.
הם המציאו דגם מחשב שנראה כאילו הוא נותן תשובה.
"על ידי משחק רולטה עם חפצים אלה, גיליתי שלעתים קרובות כדור הארץ נפגע מכוח משפיעים אדיר שהירח לעולם לא יראה", אמר בוטק. "תוצאה זו מצביעה על כך שהדברים שפגעו בכדור הארץ ובירח בסוף תקופת ההיווצרות של כדור הארץ נשלטו על ידי חפצים גדולים מאוד."
המודל ניבא כי הקוטר הגדול ביותר של המפגעים המאוחרים על כדור הארץ, בקוטר 2,400 - 3,200 ק"מ (1,500-2,000 מיילים), ואילו אלה עבור הירח, בגודל של 240 - 320 ק"מ.
Bottke כינה תוצאה "חמודה" - אך הם היו זקוקים לראיות תומכות יותר. אז, הם התבוננו באוכלוסייה האחרונה ששרדה בדברים שבנו את כוכבי הלכת, חגורת האסטרואידים הפנימית. "אתה מוצא אסטרואידים גדולים כמו סרס, וסטה ופאלאס" אמר בוטקה, אז יש את הגדולים בגובה 500 עד 900 ק"מ, אבל אז האסטרואידים הגדולים שלך הם רק כ -250 ק"מ. זה תאם לגדלים שהמודל שלנו הגיע ", שבהם לא נצפו אסטרואידים בגדלים" בין לבין "באזור זה.
בשלב הבא הם הסתכלו על מאדים, שיש בהם כמה אגני השפעה גדולים מאוד שנשארו ככל הנראה עוד מימי היווצרות הפלנטה, כולל אגן בוראליס, שהוא כה גדול עד כי ככל הנראה הוא מביא להבדלים בחצי הכדור הצפוני והדרומי הכוכב האדום.
"הסתכלנו והקרינו את גודל ההשפעות שהיו יוצרים את אגן ההשפעה הללו וראינו שההתפלגות של הגדלים דומה מאוד למה שחזה לכדור הארץ והירח, וגם למה שנמצא בחגורת האסטרואידים הפנימית.
אז כל אותם דברים יחד - הבסיס התיאורטי, העדויות התצפיתיות של גורמים בכדור הארץ והירח, והשפעות על מאדים, אומרים באופן קולקטיבי משהו על התפלגות גדלים של עצמים לקראת סוף היווצרות פלנטרית.
ומה ההשלכות?
"יכולנו לחזות מה פגע בכדור הארץ, הירח ומאדים באותה תקופה, והם מתיישרים עם מה שאנחנו רואים על המשטחים," אמר בוטק. "על מאדים אנחנו יכולים לשחק משחק של מה הם השלדים הגדולים ביותר שהיו צריכים לפגוע במאדים, והוא תואם היטב את הגודל לאגן הגדול הזה שנוצר במאדים, וגם ייצר את שפע האלמנטים שאנחנו רואים שם."
"עבור הירח, ההשפעות הגדולות ביותר יהיו 250-300 ק"מ, בערך בגודל אגן הקוטב הדרומי של אייקן," המשיך בוטקה. "לגבי כדור הארץ ההשפעות הגדולות הללו מסבירות מדוע חלק מההשפעות הללו הצליחו לפגוע בכדור הארץ ולא כל היסודות הלכו לליבת כדור הארץ."
בוטק אמר כי הוספה לסיבוכים, כמה מההשפעות הגדולות ביותר עשויים לחרוש את כדור הארץ ולמעשה יצאו מהצד השני - במצב מקוטע מאוד - וירדו גשם על האדמה. "אם זה נכון, זה נותן דרך להפיץ שברים לאורך כל כדור הארץ," הוא אמר, "אבל איך הפסולת מופצת מחדש סביב הגוף הפלנטרי היא שאלה מעניינת באמת. החלק הזה זקוק להרבה יותר עבודה והוא פשוט בקצה עכשיו של מה שאנחנו יכולים לעשות באופן מספרי. "
כשמדובר במים בחלקו הפנימי של הירח - שנחשבו בעבר להיות יבשים, אולם מדידות המדגם האחרונות, עם זאת, מרמזות שתכולת המים במעטפת הירח היא בין 200 לכמה אלפי חלקים למיליארד - המודל של בוטק יכול גם לטפל בזה נושא.
"אם נכון," כותב הצוות בעיתונם, "יתכן שאותו טיל שמסר את מרבית ה- HSE של הירח גם כן סיפק לו מים ... ההאחדות המאוחרת מספקת הסבר חלופי למקרה שמי המעטפת הירח לא יוכלו לנדוד. מההשפעה שלאחר הענק האדמה לירח שהולך וגדל דרך דיסק פרוטונלארי חם ומאוד ברובו. "
באשר לשאלה מדוע טילים קטנים יותר פגעו בירח בהשוואה לכדור הארץ, באטק אמר שזה רק משחק מספרים. "אנו מתחילים באוכלוסייה שיש בה מספר מסוים של דברים גדולים, דברים בגודל בינוני ודברים קטנים," אמר. "ואנחנו בוחרים אקראית טילים מאותה אוכלוסייה ולכל בחור גדול ופוגע בירח, 20 פגע בכדור הארץ. ואנחנו משחקים את המשחק הזה, ואם מספר הטילים מוגבל, אם הירח נפגע רק פעם או פעמיים מהאוכלוסייה הזו, פירוש הדבר שכדור הארץ נפגע 20-30 פעמים, זה מספיק כדי לתת לנו - ברוב המקרים - מה שאנחנו רואים. "
בוטק אמר שמחקר זה נתן לו הזדמנות לעבוד עם גיאוכימאים, "שיש להם כל מיני דברים מעניינים לומר העוזרים להגביל את התהליכים שהביאו להיווצרות כדור הארץ. הבעיה היא שלפעמים יש להם מידע נהדר אך אין להם תהליך דינאמי שיכול לעבוד. אז בעבודה משותפת אני חושב שהצלחנו להגיע עם תוצאות מעניינות. "
"הדבר המרגש ביותר עבורי הוא שנוכל להשתמש בשפע הזה שיש לנו על כדור הארץ, הירח ומאדים כדי לספר באמת את הסיפור על היווצרות כדור הארץ," אמר בוטק.
מקורות: מדע, ראיון טלפוני עם בוטקה
