小惑星を爆撃することによってひどくクレーターのある月面。画像クレジット：NASAクリックして拡大
カリフォルニア大学サンタクルーズ校の研究者によると、太陽系の初期の歴史における重要な時期の胚惑星間のヒットアンドラン衝突は、惑星、小惑星、および隕石のこれまで説明されていなかった特性を説明する可能性があります。ジャーナルネイチャーの1月12日号での彼らの発見。
4つの「地球」または岩の惑星（地球、火星、金星、および水星）は、さまざまなサイズの惑星体間の激しい衝突の最初の期間（数千万年続く）の産物です。科学者は、主にこれらの出来事を、影響を受けた惑星への新しい物質やその他の影響の付加という観点から検討しましたが、衝突者にはほとんど注意が払われていません。 （定義により、インパクターは2つの衝突するボディのうち小さい方です。）
しかし、惑星が衝突しても、それらは常にくっついているわけではありません。約半分の時間、惑星サイズのインパクターが別の惑星サイズのボディに当たると跳ね返り、これらのヒットとランの衝突はインパクターに劇的な結果をもたらすと、UCSCの地球科学の准教授であり、ネイチャーペーパー。
「最終的には、犯罪現場を離れた惑星に到着したときとは非常に異なって見える惑星ができます。それらは、大気、地殻、マントルさえも失うか、小さなオブジェクトの家族に引き裂かれる可能性があります」とAsphaugは語った。 。
これらの破壊されたインパクターの残骸は、小惑星帯全体と、地球に着陸した他の惑星体の破片である隕石の間に見られると彼は言った。惑星マーキュリーでさえ、その外層の多くが取り除かれ、比較的大きなコアと薄い地殻とマントルを残したヒットアンドランのインパクターだったかもしれないとアスファウグは言った。しかし、そのシナリオは投機的なままであり、さらなる研究が必要であると彼は言った。
Asphaugとポスドクの研究者であるCraig Agnorは、強力なコンピュータを使用して、放牧の遭遇から同等のサイズの惑星間の直接的なヒットまで、さまざまなシナリオのシミュレーションを実行しました。 UCSCの地球科学の教授である共著者のクエンティンウィリアムズは、これらのシミュレーションの結果を、残骸の組成と最終状態への影響の観点から分析しました。
研究者は、2つのオブジェクトが実際に衝突しない接近した遭遇であっても、小さなオブジェクトに深刻な影響を与える可能性があることを発見しました。
「2つの巨大な物体が互いに近くを通過するとき、重力が劇的な物理的変化を引き起こします-材料を解凍、溶解、ストリッピングし、さらには小さな物体を消滅させることさえあります」 「ソーラーシステム内のオブジェクトに触れることなく、多くの物理学や化学を行うことができます。」
惑星は自己重力によって自身に巨大な圧力を加えますが、近くを通過する大きな物体の重力による引力は、その圧力を急激に低下させる可能性があります。ウィリアムズ氏によると、この減圧の影響は爆発的なものになる可能性があるという。
「それは、世界で最も炭酸飲料の栓を抜くようなものです」と彼は言った。 「惑星が50％圧縮解除されたときに何が起こるかは、この段階ではよくわかっていませんが、化学や物理学をあちこちにシフトさせ、不均一性を十分に説明できる複雑な材料を生み出す可能性があります隕石で見られます。」
地球の惑星の形成は、太陽の周りのガスと塵の円盤の中で穏やかな降着の段階で始まったと考えられています。アスファウグ氏によると、内部の太陽系が月サイズから火星サイズの惑星を約100個ホストするまでは、胚の惑星が周囲の物質の多くを食い尽くしたという。お互いと、そして木星との重力相互作用は、これらの原始惑星をそれらの円軌道から放り出し、おそらく3000万から5000万年続く巨大な衝撃の時代を開始したと彼は言った。
科学者たちはコンピューターを使用して、何百もの小さな体からの地球型惑星の形成をシミュレートしましたが、それらのシミュレーションのほとんどは、惑星が衝突したときにそれらがくっつくと想定しているとアスファウグは言いました。
「これは概算であることは常にわかっていましたが、実際には惑星が合併するのは容易ではありません」と彼は言った。 「私たちの計算によると、着地するにはかなりゆっくりと動いて、正面を向いて打たなければならない」
惑星は、それ自体よりもはるかに小さな物体を引き付けて付加することは簡単です。ただし、惑星サイズの体の間の巨大な衝撃では、インパクターのサイズはターゲットと同等です。火星サイズのインパクターが地球サイズのターゲットに当たった場合、インパクターは質量の1/10ですが、地球の直径の半分です。
「2つの惑星が45度の典型的な衝突角度で、一方が他方の半分の大きさで衝突することを想像してください。小さな惑星の約半分は実際には大きな惑星と交差していませんが、残りの半分は軌道で止まっています」とAsphaugは語った。 「それで、巨大な剪断が進行しており、そしてあなたは至近距離で作用する信じられないほど強力な潮汐力を得ています。この組み合わせは小さな惑星を離れるときに引き離すように機能するため、最も深刻なケースでは、衝突体はその大気や地殻は言うまでもなく、マントルの大部分を失います。」
Agnorによれば、惑星形成の問題全体は非常に複雑であり、ヒットとランの断片化衝突が果たす役割を解明するには、さらに調査が必要です。しかし、インパクターの視点から惑星の衝突を調べることにより、UCSCの研究者たちは、小惑星の多くの不可解な機能を説明できる物理的なメカニズムを特定しました。
ウィリアムズ氏によると、ヒットとランの衝突により、さまざまな種類の小惑星が生成される可能性があるという。 「いくつかの小惑星は、あまり乱されていない小さな惑星のように見えます、そしてスペクトルの反対側では、宇宙では鉄に富む犬の骨のように見えるものです」と彼は言った。 「これは、地殻とマントルを構成するさまざまな量の岩石物質を取り除くメカニズムです。残されるものは、鉄に富むコアだけでなく、ケイ酸塩の量が異なる混合物のスイート全体に及ぶ可能性があります。」
小惑星帯のパズルの1つは、小惑星の広範囲にわたる全世界的な融解の証拠です。インパクトヒーティングは局所的に熱を放出するため、非効率的です。アスファウグ氏によると、小惑星を大きな溶けた塊に変えることができるものは明らかではないが、ヒットアンドラン衝突での減圧がうまくいくかもしれないという。
「圧力が2分の1に低下すれば、単に熱くなっているものから溶けているものへと進むことができます」と彼は言った。
減圧はまた、水を蒸発させてガスを放出する可能性があり、これは多くの分化した隕石が水や他の揮発性物質を含まない傾向がある理由を説明します。アスファウグ氏によると、ヒットアンドラン衝突に関連するこれらのプロセスやその他のプロセスについては、さらに詳しく調査する必要があるという。
「それは惑星の進化と小惑星形成のための新しいメカニズムであり、それはさらなる研究を正当化する多くの興味深いシナリオを示唆している」と彼は言った。
元のソース：NASA宇宙生物学
