Månens overflate. Bildekreditt: LPI Klikk for å forstørre
University of Arizona og japanske forskere er overbevist om at bevisene til slutt avgjør tiårelange argumenter om hvilke gjenstander som bombarderte det tidlige indre solsystemet i en katastrofe for 3,9 milliarder år siden.
Gamle asteroider med hovedbelte som er identiske i størrelse som dagens asteroider i Mars-Jupiter-beltet - ikke kometer - hamret de indre steinete planetene i en unik katastrofe som varte i et glimt av geologisk tid, alt fra 20 millioner til 150 millioner år, de rapport i 16. september-utgaven av vitenskap.
Imidlertid gjenstandene som har plaget vårt indre solsystem etter at det såkalte Late Heavy Bombardment endte, er en helt annen befolkning, UA-professor emeritus Robert Strom og kolleger rapporterer i artikkelen, “The Origin of Planetetary Impactors in the Inner Solar System .”
Etter at Late Heavy Bombardment eller Lunar Cataclysm-perioden var avsluttet, har de fleste asteroider nær jorda (NEAs) peppet den jordiske regionen.
Strom har studert størrelsen og fordelingen av kratre over solsystemoverflater de siste 35 årene. Han har lenge mistenkt at to forskjellige prosjektilpopulasjoner har stått for kratering av indre solsystemoverflater. Men det har vært for lite data til å bevise det.
Nå har asteroideundersøkelser utført av UAs Spacewatch, Sloan Digital Sky Survey, Japans Subaru-teleskop og lignende samlet nokså komplette data om asteroider ned til de med diametre under en kilometer. Plutselig har det blitt mulig å sammenligne størrelsene på asteroider med størrelsene på prosjektiler som sprengte kratre i overflater fra Mars innover til Merkur.
"Da vi avledet prosjektilstørrelsene fra krateropptaket ved bruk av skaleringslover, samsvarte de gamle og nyere prosjektilstørrelsene med de eldgamle og yngre asteroidepopulasjoner," sa Strøm. "Det er en fantastisk passform."
"En ting dette sier er at den nåværende størrelsesfordelingen av asteroider i asteroidebeltet ble etablert minst så langt tilbake som for 4 milliarder år siden," sa UA-planetforsker Renu Malhotra, en medforfatter av Science-artikkelen. . "En annen ting det står er at mekanismen som forårsaket Late Heavy Bombardment var en gravitasjonshendelse som feide gjenstander ut av asteroidebeltet uansett størrelse."
Malhotra oppdaget i tidligere undersøkelser hva denne mekanismen må ha vært. Nær slutten av dannelsen feide Jupiter og de andre ytre gassgigantplaneter planetplater lenger ut i solsystemet, Kuiper Belt-regionen. I å rydde opp støv og stykker som var igjen fra ytre solsystemets planetdannelse, mistet spesielt Jupiter omløpsenergi og beveget seg innover, nærmere solen. Denne migrasjonen forbedret Jupiters gravitasjonspåvirkning på asteroidebeltet, og kastet asteroider uavhengig av størrelse mot det indre solsystemet.
Bevis for at hovedbelte-asteroider pummelerte det tidlige indre solsystemet bekrefter en tidligere publisert kosmokjemisk analyse av UA planetforsker David A. Kring og kolleger.
"Størrelsesfordelingen på støtkratere i det gamle høylandet i månen og Mars er en fullstendig uavhengig test av kataklymen til det indre solsystemet og bekrefter vårt kosmokjemiske bevis på en asteroide kilde," sa Kring, en medforfatter av Science-artikkelen. .
Kring var en del av et team som tidligere benyttet en argon-argon dateringsteknikk for å analysere påvirknings-smeltealder av månemeteoritter - bergarter som ble kastet ut tilfeldig fra månens overflate og som landet på jorden etter en million år i verdensrommet. I breccia-meteorittene fant de fra "klynger" eller smeltede steinfragmenter at hele månen ble bombardert for 3,9 milliarder år siden, en ekte global månekatastrofe. Apollo-månens prøveanalyse sa at asteroider utgjør minst 80 prosent av månens påvirkning.
Kometer har spilt en relativt liten rolle i påvirkningen av indre solsystem, Strom, Malhotra og Kring konkluderer også med sine arbeider. I motsetning til den vanlige troen, har sannsynligvis ikke mer enn 10 prosent av jordens vann kommet fra kometer, sa Strøm.
Etter Late Heavy Bombardment ble bakkeflater så fullstendig endret at ingen overflate eldre enn 3,9 milliarder år kan dateres ved hjelp av krateropptaket. Eldre bergarter og mineraler finnes på månen og jorden, men det er fragmenter av eldre overflater som ble brutt opp av påvirkninger, sa forskerne.
Strom sa at hvis jorda hadde hav mellom 4,4 og 4 milliarder år siden, som andre geologiske bevis tyder, må disse havene ha blitt fordampet av asteroidepåvirkningene under katastrofen.
Kring har også utviklet en hypotese som antyder at innvirkningshendelsene under Late Heavy Bombardment genererte store hydrotermiske systemer under jorden som var kritiske for den tidlige utviklingen av livet. Han estimerte at det indre solsystemet kataklymer produserte mer enn 20 000 kratre mellom 10 kilometer og 1000 kilometer i diameter på jorden.
Krateringsdynamikken i det indre solsystemet endret seg dramatisk etter Late Heavy Bombardment. Fra da av gjenspeiler innslagskrateredata at de fleste gjenstander som treffer indre solsystemoverflater har vært asteroider nær jorda, mindre asteroider fra hovedbeltet som blir dyttet ned i bakkekryssende baner av et størrelsesselektivt fenomen kalt Yarkovsky-effekten.
Effekten har å gjøre med måten asteroider ujevnt tar opp og utstråler solens energi. I løpet av flere titalls millioner år er effekten stor nok til å skyve asteroider mindre enn 20 kilometer over i joviske resonanser, eller gap, som gir dem til baner som krysser land. Jo mindre asteroiden er, jo mer påvirkes den av Yarkovsky-effekten.
Planetergeologer har prøvd å telle kratre og størrelsesfordelingen for å få absolutte aldre for overflater på planetene og månene.
"Men inntil vi visste om prosjektilenes opprinnelse, har det vært så stor usikkerhet at jeg trodde det kunne føre til enorm feil," sa Strøm. ”Og nå vet jeg at jeg har rett. For eksempel har folk basert den geologiske historien til Mars på det kraftige kraterobjektet med bombardement, og det er galt fordi de bare bruker én kraterkurve, ikke to. "
Strom sa forsøk på å datere utvendige solsystemanlegg som bruker krateropptaket til det indre solsystemet. Men det burde være mulig å datere overflater av indre solsystem mer nøyaktig når forskere har bestemt kraterraten fra asteroide-bombardementet nær jorda, la han til.
Forfatterne av vitenskapspapiret er Strom, Malhotra og Kring fra University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory, og Takashi Ito og Fumi Yoshida fra National Astronomical Observatory, Tokyo, Japan.
Originalkilde: UA News Release
