سطح قمري شديد الانهيار بقصف الكويكبات. حقوق الصورة: ناسا اضغط للتكبير
اصطدام الكر والفر بين الكواكب الجنينية خلال فترة حرجة في التاريخ المبكر للنظام الشمسي قد يفسر بعض الخصائص غير المبررة سابقًا للكواكب والكويكبات والنيازك ، وفقًا للباحثين في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، الذين وصفوا نتائجهم في عدد 12 يناير من مجلة الطبيعة.
الكواكب الأربعة "الأرضية" أو الصخرية (الأرض والمريخ والزهرة وميركوري) هي نتاج فترة أولية تستمر عشرات الملايين من السنين من التصادمات العنيفة بين الأجسام الكوكبية ذات الأحجام المختلفة. اعتبر العلماء في الغالب هذه الأحداث من حيث تراكم المواد الجديدة والتأثيرات الأخرى على الكوكب المتأثر ، في حين تم إيلاء القليل من الاهتمام للمؤثر. (بحكم التعريف ، فإن جهاز الارتطام هو أصغر جسمين متصادمين.)
ولكن عندما تصطدم الكواكب ، فإنها لا تلتصق دائمًا ببعضها البعض. قال إريك أسافوغ ، الأستاذ المساعد في علوم الأرض في جامعة كاليفورنيا في كاليفورنيا ، والمؤلف الأول لـ: ورقة الطبيعة.
قال أصفوغ: "ينتهي بك الأمر إلى الكواكب التي تغادر مسرح الجريمة وتبدو مختلفة تمامًا عما كانت عليه عند دخولها - يمكن أن تفقد جوها أو قشرتها أو حتى الوشاح أو يمكن أن يتمزقوا إلى عائلة من الأشياء الصغيرة". .
يمكن العثور على بقايا هذه الصدمات المتعثرة في جميع أنحاء حزام الكويكبات وبين النيازك ، وهي أجزاء من أجسام كوكبية أخرى سقطت على الأرض ، على حد قوله. وقال أصفوغ إنه حتى كوكب عطارد ربما يكون مؤثرا للهجوم والفرار ، وقد جرد الكثير من طبقاته الخارجية ، تاركا له قلبًا كبيرًا نسبيًا وقشرة رقيقة وغطاء. وقال إن هذا السيناريو لا يزال مضاربة ويتطلب دراسة إضافية.
استخدم Asphaug وباحث ما بعد الدكتوراه Craig Agnor أجهزة كمبيوتر قوية لتشغيل عمليات محاكاة لمجموعة من السيناريوهات ، بدءًا من لقاءات الرعي إلى الضربات المباشرة بين الكواكب ذات الأحجام المماثلة. قام Coauthor Quentin Williams ، أستاذ علوم الأرض في UCSC ، بتحليل نتائج هذه المحاكاة من حيث آثارها على تكوين الأجسام المتبقية وحالتها النهائية.
وجد الباحثون أنه حتى المواجهات القريبة التي لا يصطدم فيها الجسمان في الواقع يمكن أن تؤثر بشدة على الجسم الأصغر.
قال ويليامز: "عندما يمر جسمان ضخمان بالقرب من بعضهما البعض ، فإن قوى الجاذبية تثير تغيرات فيزيائية مثيرة - فك الضغط ، والصهر ، وتجريد المواد بعيدًا ، وحتى إبادة الجسم الأصغر". "يمكنك القيام بالكثير من الفيزياء والكيمياء على كائنات في النظام الشمسي دون لمسها".
يمارس الكوكب ضغطًا هائلاً على نفسه من خلال الجاذبية الذاتية ، لكن سحب الجاذبية لجسم أكبر يمر بالقرب منه يمكن أن يؤدي إلى انخفاض الضغط بشكل كبير. وقال ويليامز إن آثار هذا الضغط يمكن أن تكون متفجرة.
وقال "الأمر يشبه فتح أكثر المشروبات الغازية في العالم". "ما يحدث عندما يتم فك ضغط كوكب ما بنسبة 50 بالمائة هو شيء لا نفهمه جيدًا في هذه المرحلة ، لكنه يمكن أن يحول الكيمياء والفيزياء في كل مكان ، مما ينتج تعقيدًا للمواد التي يمكن أن تفسر عدم التجانس نرى في النيازك ".
يُعتقد أن تكوين الكواكب الأرضية قد بدأ بمرحلة من التراكم اللطيف داخل قرص من الغاز والغبار حول الشمس. قال أسبوغ إن الكواكب الجنينية تلتهم الكثير من المواد من حولها حتى استضاف النظام الشمسي الداخلي حوالي 100 كواكب بحجم القمر إلى حجم كوكب المريخ. وقال إن التفاعلات الجاذبية مع بعضها البعض ومع المشتري قذفت هذه الكواكب الأولية خارج مداراتها الدائرية ، مما أدى إلى عصر من التأثيرات العملاقة التي ربما استمرت 30 إلى 50 مليون سنة.
وقال أصفوغ إن العلماء استخدموا أجهزة الكمبيوتر لمحاكاة تكوين الكواكب الأرضية من مئات الأجسام الصغيرة ، لكن معظم تلك المحاكاة افترضت أنه عندما تصطدم الكواكب فإنها تلتصق.
وقال "لقد علمنا دائمًا أن هذا تقريب ، ولكن في الواقع ليس من السهل دمج الكواكب". "تشير حساباتنا إلى أنه يجب عليهم التحرك ببطء إلى حد ما والضرب بشكل مباشر من أجل التراكم".
من السهل على الكوكب أن يجتذب ويحتفظ بجسم أصغر بكثير منه. في التأثيرات العملاقة بين أجسام بحجم كوكب الأرض ، مع ذلك ، فإن المقياس قابل للمقارنة في الحجم مع الهدف. وقال أصفوغ إنه في حالة ارتطام صاروخ بحجم كوكب المريخ بهدف بحجم الأرض ، فسيكون التأثير هو عُشر الكتلة ولكن نصف قطر الأرض بالكامل.
"تخيل اصطدام كوكبين ، نصفهما كبير مثل الآخر ، بزاوية نموذجية تبلغ 45 درجة. قال أصفوغ: "نصف الكوكب الأصغر لا يتقاطع مع الكوكب الأكبر ، في حين توقف النصف الآخر ميتًا في مساراته". "لذا هناك قص هائل يحدث ، ثم لديك قوى مد وجزر قوية للغاية تعمل على مسافات قريبة. تعمل التركيبة على تفكيك الكوكب الأصغر حتى أثناء مغادرته ، لذلك في الحالات الشديدة يفقد الصادم جزءًا كبيرًا من الوشاح ، ناهيك عن الغلاف الجوي والقشرة ".
وفقًا لـ Agnor ، فإن المشكلة الكاملة لتكوين الكوكب معقدة للغاية ، وسيتطلب الكشف عن الدور الذي تلعبه تصادمات الكارثة والفرار مزيدًا من الدراسة. من خلال فحص اصطدامات الكواكب من منظور الصدمة ، حدد باحثو جامعة كاليفورنيا في كاليفورنيا الآليات الفيزيائية التي يمكن أن تفسر العديد من السمات المحيرة للكويكبات.
قال ويليامز إن اصطدام الكر والفر يمكن أن ينتج مجموعة واسعة من أنواع مختلفة من الكويكبات. وقال "بعض الكويكبات تبدو مثل الكواكب الصغيرة ، وغير منزعجة للغاية ، وفي الطرف الآخر من الطيف هي تلك التي تشبه عظام الكلاب الغنية بالحديد في الفضاء". هذه آلية يمكنها تجريد كميات مختلفة من المواد الصخرية التي تتكون منها القشرة والغطاء. يمكن أن يتراوح ما يتبقى من القلب الغني بالحديد فقط من خلال مجموعة كاملة من الخلائط مع كميات مختلفة من السيليكات ".
أحد الألغاز في حزام الكويكبات هو دليل على ذوبان الكويكبات على نطاق واسع. التسخين بالتأثير غير فعال لأنه يودع الحرارة محليًا. وقال أصفوغ إنه ليس من الواضح ما الذي يمكن أن يحول كويكبًا إلى نقطة انصهار كبيرة ، لكن انخفاض الضغط في اصطدام الكر والفر قد يؤدي إلى الحيلة.
وقال: "إذا انخفض الضغط بمعامل اثنين ، يمكنك الانتقال من شيء ساخن فقط إلى شيء منصهر".
يمكن أن يؤدي إزالة الضغط إلى غليان الماء وإطلاق الغازات ، وهو ما يفسر سبب تميل العديد من النيازك المتمايزة إلى أن تكون خالية من الماء والمواد المتطايرة الأخرى. وقال أصفوغ إن هذه العمليات وغيرها من العمليات التي تنطوي على اصطدام الكر والفر يجب دراستها بمزيد من التفصيل.
وقال "إنها آلية جديدة لتطور الكواكب وتشكيل الكويكبات ، وتقترح الكثير من السيناريوهات المثيرة للاهتمام التي تستدعي المزيد من الدراسة".
المصدر الأصلي: علم الأحياء الفلكي التابع لناسا
