Một bề mặt mặt trăng bị phá hủy nặng nề bằng cách bắn phá các tiểu hành tinh. Tín dụng hình ảnh: NASA Bấm để phóng to
Theo các nhà nghiên cứu tại Đại học California, Santa Cruz, người đã mô tả các va chạm va chạm giữa các hành tinh phôi thai trong giai đoạn quan trọng trong lịch sử ban đầu của Hệ mặt trời có thể giải thích cho một số tính chất không thể giải thích được trước đây của các hành tinh, tiểu hành tinh và thiên thạch. phát hiện của họ trong số ra ngày 12 tháng 1 của tạp chí Nature.
Bốn hành tinh đá trên mặt đất hay đá (Trái đất, Sao Hỏa, Sao Kim và Sao Thủy) là những sản phẩm của thời kỳ ban đầu, kéo dài hàng chục triệu năm, do va chạm dữ dội giữa các hành tinh có kích cỡ khác nhau. Các nhà khoa học đã chủ yếu xem xét các sự kiện này về mặt bồi tụ vật liệu mới và các tác động khác trên hành tinh bị ảnh hưởng, trong khi rất ít sự chú ý được dành cho tác nhân. (Theo định nghĩa, vật va chạm là nhỏ hơn trong hai vật thể va chạm.)
Nhưng khi các hành tinh va chạm, chúng không bao giờ dính nhau. Khoảng một nửa thời gian, một vật va chạm có kích cỡ hành tinh đâm vào một cơ thể có kích cỡ hành tinh khác sẽ bật ra và những va chạm va chạm này gây ra hậu quả nghiêm trọng cho tác nhân đó, Erik Asphaug, phó giáo sư khoa học Trái đất tại UCSC và là tác giả đầu tiên của giấy tự nhiên.
Bạn kết thúc với những hành tinh rời khỏi hiện trường vụ án trông rất khác so với khi họ đến, họ có thể mất bầu khí quyển, lớp vỏ, thậm chí là lớp phủ hoặc chúng có thể bị xé toạc thành một gia đình của những vật thể nhỏ hơn, ông Asphaug nói .
Những tàn dư của những vật va chạm bị phá vỡ này có thể được tìm thấy trên khắp vành đai tiểu hành tinh và trong số các thiên thạch, đó là những mảnh vỡ của các hành tinh khác đã rơi xuống Trái đất, ông nói. Ngay cả hành tinh Sao Thủy cũng có thể là một tác nhân va chạm và có nhiều lớp bên ngoài bị tước đi, khiến nó có lõi tương đối lớn và lớp vỏ mỏng và lớp phủ, Asphaug nói. Kịch bản đó vẫn còn đầu cơ, tuy nhiên, và cần nghiên cứu bổ sung, ông nói.
Nhà nghiên cứu Asphaug và sau tiến sĩ Craig Agnor đã sử dụng các máy tính mạnh mẽ để chạy mô phỏng một loạt các kịch bản, từ các cuộc chạm trán đến các cuộc tấn công trực tiếp giữa các hành tinh có kích thước tương đương. Đồng tác giả Quentin Williams, giáo sư khoa học Trái đất tại UCSC, đã phân tích kết quả của những mô phỏng này về mặt tác động của chúng đối với thành phần và trạng thái cuối cùng của các vật thể còn sót lại.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng ngay cả những cuộc gặp gỡ gần gũi trong đó hai vật thể không thực sự va chạm có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến vật thể nhỏ hơn.
Khi hai vật thể lớn vượt qua nhau, lực hấp dẫn tạo ra những thay đổi vật lý mạnh mẽ, giải nén, làm tan chảy, tước vật liệu và thậm chí tiêu diệt vật thể nhỏ hơn, ông Williams Williams nói. Bạn có thể làm rất nhiều vật lý và hóa học trên các vật thể trong Hệ Mặt Trời mà không cần chạm vào chúng.
Một hành tinh tạo áp lực rất lớn lên chính nó thông qua tự trọng lực, nhưng lực hấp dẫn của một vật thể lớn hơn đi qua có thể khiến áp lực đó giảm xuống nhanh chóng. Những ảnh hưởng của việc khử trầm cảm này có thể bùng nổ, Williams nói.
Anh nói như thế, giống như mở khóa đồ uống có ga nhất thế giới, anh nói. Điều gì xảy ra khi một hành tinh bị giải nén 50% là điều chúng ta không hiểu rõ ở giai đoạn này, nhưng nó có thể thay đổi hóa học và vật lý khắp nơi, tạo ra sự phức tạp của các vật liệu có thể giải thích rất rõ sự không đồng nhất chúng ta thấy trong thiên thạch.
Sự hình thành của các hành tinh trên mặt đất được cho là đã bắt đầu bằng một giai đoạn bồi tụ nhẹ nhàng trong một đĩa khí và bụi xung quanh Mặt trời. Các hành tinh phôi đã ngấu nghiến phần lớn vật chất xung quanh chúng cho đến khi Hệ Mặt trời bên trong lưu trữ khoảng 100 hành tinh có kích cỡ Mặt trăng đến Sao Hỏa, Asphaug cho biết. Các tương tác hấp dẫn với nhau và với Sao Mộc sau đó đã ném các hành tinh này ra khỏi quỹ đạo tròn của chúng, tạo ra một kỷ nguyên của những tác động khổng lồ có thể kéo dài 30 đến 50 triệu năm, ông nói.
Các nhà khoa học đã sử dụng máy tính để mô phỏng sự hình thành các hành tinh trên mặt đất từ hàng trăm vật thể nhỏ hơn, nhưng hầu hết các mô phỏng đó đã cho rằng khi các hành tinh va chạm với nhau, Asphaug nói.
Anh nói, chúng tôi luôn biết rằng, một cách gần đúng, nhưng thực sự không dễ để các hành tinh hợp nhất, anh nói. Tính toán của chúng tôi cho thấy rằng họ phải di chuyển khá chậm và đánh gần như trực diện để tích lũy.
Thật dễ dàng để một hành tinh thu hút và tích lũy một vật thể nhỏ hơn nhiều so với chính nó. Tuy nhiên, trong các tác động khổng lồ giữa các cơ thể có kích thước hành tinh, vật va chạm có kích thước tương đương với mục tiêu. Trong trường hợp một vật va chạm kích thước sao Hỏa tấn công mục tiêu kích thước Trái đất, vật va chạm sẽ có khối lượng bằng 1/10 nhưng hoàn toàn bằng một nửa đường kính Trái đất, Asphaug cho biết.
Hãy tưởng tượng hai hành tinh va chạm, lớn bằng một nửa, ở góc va chạm điển hình 45 độ. Khoảng một nửa hành tinh nhỏ hơn không thực sự giao nhau với hành tinh lớn hơn, trong khi nửa còn lại bị chết trong các dấu vết của nó, ông As Asstaug nói. Vì vậy, có rất nhiều sự xáo trộn đang diễn ra, và sau đó bạn đã có lực lượng thủy triều cực kỳ mạnh mẽ hành động ở khoảng cách gần. Sự kết hợp này có tác dụng kéo hành tinh nhỏ ra xa nhau ngay cả khi nó rời đi, vì vậy trong những trường hợp nghiêm trọng nhất, vật va chạm mất một phần lớn lớp phủ của nó, chưa kể đến bầu khí quyển và lớp vỏ của nó.
Theo Agnor, toàn bộ vấn đề hình thành hành tinh rất phức tạp và việc làm sáng tỏ vai trò của các vụ va chạm phân mảnh hit-and-run sẽ cần nghiên cứu thêm. Tuy nhiên, bằng cách kiểm tra các va chạm hành tinh từ góc độ của vật va chạm, các nhà nghiên cứu của UCSC đã xác định các cơ chế vật lý có thể giải thích nhiều đặc điểm khó hiểu của các tiểu hành tinh.
Va chạm va chạm có thể tạo ra một loạt các tiểu hành tinh khác nhau, Williams nói. Một số tiểu hành tinh trông giống như các hành tinh nhỏ, không bị xáo trộn và ở đầu kia của quang phổ là những hành tinh trông giống như xương chó giàu sắt trong không gian, ông nói. Đây là một cơ chế có thể loại bỏ các lượng khác nhau của vật liệu đá cấu thành lớp vỏ và lớp phủ. Những gì mà Keith để lại có thể chỉ từ lõi giàu sắt thông qua cả bộ hỗn hợp với lượng silicat khác nhau.
Một trong những câu đố của vành đai tiểu hành tinh là bằng chứng về sự tan chảy toàn cầu của các tiểu hành tinh. Tác động sưởi ấm là không hiệu quả vì nó gửi nhiệt cục bộ. Không rõ điều gì có thể biến một tiểu hành tinh thành một đốm nóng chảy lớn, nhưng việc khử cực trong một vụ va chạm giữa chạy và chạy có thể tạo ra mánh khóe, Asphaug nói.
Nếu áp suất giảm theo hệ số hai, bạn có thể chuyển từ một thứ gì đó chỉ nóng sang một thứ gì đó nóng chảy, anh nói.
Trầm cảm cũng có thể đun sôi nước và giải phóng khí, điều này sẽ giải thích tại sao nhiều thiên thạch khác biệt có xu hướng không có nước và các chất dễ bay hơi khác. Những điều này và các quá trình khác liên quan đến va chạm hit-and-run nên được nghiên cứu chi tiết hơn, Asphaug nói.
Một vài cơ chế mới cho sự tiến hóa của hành tinh và sự hình thành tiểu hành tinh, và nó cho thấy rất nhiều tình huống thú vị cần được nghiên cứu thêm, ông nói.
Nguồn gốc: NASA Astrobiology
