多くの理由で、金星は「地球の双子」（または、「誰が質問するかによっては「姉妹惑星」）と呼ばれることもあります。地球と同様に、それは自然界では陸地（つまり、岩が多い）であり、鉄-ニッケルのコアとケイ酸塩のマントルおよび地殻の間で区別されるケイ酸塩の鉱物と金属で構成されています。しかし、それぞれの大気と磁場に関して言えば、私たちの2つの惑星はこれ以上違いはありません。
しばらくの間、天文学者たちは地球に磁場があり（厚い大気を保持できるようにする理由）金星にはない理由に答えるのに苦労してきました。国際的な科学者チームが実施した新しい研究によると、これは過去に発生した大きな影響と関係がある可能性があります。金星はそのような影響を受けたことがないように見えるので、それは磁場を生成するために必要なダイナモを開発したことはありません。
「地球と金星のコアの形成、層別化、混合」というタイトルのこの研究は、最近科学ジャーナルに掲載されました 地球と科学の惑星の手紙。この研究はノースウェスタン大学のセスA.ジェイコブソンが主導し、コートダジュール天文台、バイロイト大学、東京工業大学、ワシントンカーネギー研究所のメンバーが含まれていました。
彼らの研究のために、ジェイコブソンと彼の同僚は、そもそも地球型惑星がどのように形成されるかを考え始めました。惑星形成の最も広く受け入れられているモデルによれば、地球型惑星は単一の段階では形成されず、微惑星や惑星の胚との衝突を特徴とする一連の降着イベントから形成されます。
高圧鉱物物理学と軌道力学に関する最近の研究はまた、惑星コアがそれらが付加するにつれて層状構造を発達させることを示しました。この理由は、プロセス中に液体金属に豊富な軽元素がどのように組み込まれるかに関係し、温度と圧力が上昇すると、液体金属が沈んで惑星の中心を形成します。
そのような層状のコアは対流ができず、地球の磁場を可能にするものと考えられています。さらに、そのようなモデルは地震の研究と互換性がありません。地球のコアは主に鉄とニッケルで構成されていますが、その重量の約10％はシリコン、酸素、硫黄などの軽元素で構成されています。外側のコアも同様に均質で、ほとんど同じ要素で構成されています。
ジェイコブソン博士が電子メールでスペースマガジンに説明したように：
「地球型惑星は、一連の付加的（衝撃）イベントから成長したため、コアも多段階で成長しました。多段コア形成により、軽元素が後のコア追加にますます組み込まれるため、層状の安定した層状密度構造がコアに作成されます。 O、Si、Sなどの軽元素は、圧力と温度が高いコア形成中にコア形成液体にますます分配されるため、地球が大きく、圧力と温度が高いため、後のコア形成イベントでこれらの元素がコアに組み込まれます。
「これは、長期間続くジオダイナモと惑星磁場を防ぐ安定した成層を確立します。これが金星の仮説です。地球の場合、月を形成する影響は、地球の中心部を機械的に混合し、長持ちするジオダイナモが今日の惑星磁場を生成するのを可能にするほど激しいものであったと思います。」
この混乱の状態に加えて、地球の磁場が少なくとも42億年（それが形成されてからおよそ3億4000万年）存在していたことを示す古地磁気研究が行われました。そのため、対流の現在の状態を説明できるものと、それがどのようにして発生したのかについての問題が自然に発生します。研究のために、ジェイコブソンと彼のチームは、大規模な影響がこれを説明できる可能性を検討しています。ジェイコブソンが指摘したように：
「エネルギー的影響はコアを機械的に混合するため、安定した成層を破壊する可能性があります。安定した成層は、ジオダイナモを阻害する対流を防ぎます。層別化を取り除くことにより、発電機を作動させることができます。」
基本的に、この影響のエネルギーはコアを揺さぶって、その中で長期のジオダイナモが動作できる単一の均質な領域を作成します。地球の磁場の年齢を考えると、これは、45億1100万年前に火星サイズの物体が地球と衝突し、地球-月系の形成につながったと考えられているTheia影響理論と一致しています。
この影響により、地球のコアは成層から均質に変化する可能性があり、次の3億年の間に、圧力と温度の条件により、固体の内部コアと液体の外部コアが区別される可能性があります。外側のコアの回転のおかげで、結果として、それが形成されるときに大気を保護するダイナモ効果が生まれました。
この理論の種は昨年、テキサス州ウッドランズで開催された第47回月惑星科学会議で発表されました。 「巨大インパクトによる惑星コアのダイナミックな混合」というタイトルのプレゼンテーションの中で、この最新の研究の共著者の1人であるカルテックの中木美希博士とワシントンのカーネギー研究所のデビッドJ.スティーブンソン。当時、彼らは地球のコアの成層が月を形成したのと同じ影響によってリセットされた可能性があることを示しました。
中島とスティーブンソンの研究は、最も激しい衝撃が惑星の核の降着の後半にどのように動揺するかを示したものでした。これに基づいて、ジェイコブソンと他の共著者は、地球と金星が原始太陽に関する固体とガスのディスクからどのように降着するかについてのモデルを適用しました。彼らはまた、各降着イベントを通じて、各惑星のマントルとコアの化学に基づいて、地球と金星がどのように成長したかについての計算を適用しました。
この研究が地球の進化と生命の出現にどのように関係しているかという点で、この研究の重要性は控えめに言っても過言ではありません。地球の磁気圏が遅いエネルギーの影響の結果である場合、そのような影響は、私たちの惑星が居住可能であるか、寒すぎて乾燥している（火星のように）か、高温で地獄のように見える（金星のように）かによって異なります。ジェイコブソンが結論付けたように：
「惑星の磁場は、惑星と惑星上の生命を有害な宇宙放射線から保護します。惑星の磁場に遅くて激しい巨大な衝撃が必要な場合、そのような衝撃は生命に必要かもしれません。」
私たちの太陽系の先を見ると、この論文は太陽系外惑星の研究にも影響を与えます。ここでも、惑星が居住可能かどうかの違いは、システムの初期の歴史の一部である高エネルギーの影響に帰着する可能性があります。将来、太陽系外惑星を研究し、居住性の兆候を探す際、科学者は1つの簡単な質問を強いられるでしょう。
