惑星科学における根本的な問題の1つは、内部太陽系の惑星体がどのように形成および進化したかを特定しようとすることです。新しいコンピューターモデルは、巨大なオブジェクト、たとえば冥王星やエリスのような大きなカイパーベルトオブジェクトが惑星形成の後期に地球、月、火星を打ち負かし、重金属を惑星の表面に運んだことを示唆しています。 NASA月面科学研究所全体のさまざまな研究者によって作成されたこのモデルは、驚くべきことに、地球が金属を愛する方法、マントルにある金やプラチナなどの要素を保持する方法、内部構造月は実際に濡れている可能性があり、小惑星のサイズの奇妙な分布です。
研究チームを率いたサウスウェスト研究所のビル・ボットケ氏は、「惑星形成の後期に起こったことの証拠のほとんどは、時間の経過とともに消滅してしまった」と語った。 「私たちがこれらの世界で追跡してきた道はかなり冷たく、私たちが持っているものからより多くの情報を掘り出し、いくつかの長期にわたる問題に答えることができることは非常にエキサイティングです。」
ボットケ氏はスペースマガジンに、この新しいモデルが語るストーリーは「一見しただけの複雑さではない」と語った。 「多くのコンセプトが一緒に含まれており、一部のコンセプトは実際にしばらく使用されています。」
ボットケと彼のチームはジャーナルに結果を発表しました 理科。
研究者たちは、地球が初期の地球と別の火星サイズの惑星体の間の巨大な衝撃によってどのように作成されたかについて広く受け入れられている理論から始めました。 「これはおそらく地球がこれまで経験した中で最も外傷的な出来事であり、おそらく地球と月の両方がコアを形成した時期でした」とボットケは述べた。
重い鉄は2つの体の中心に落ち、レニウム、オスミウムプラチナ、パラジウム、金などのいわゆる高シデロフィル、または金属を好む元素は、その後、鉄や他の金属に続いてコアになるはずです。月を形成するイベントの結果、これらの体の岩石の地殻とマントルはこれらの要素のないままになります。
「これらの元素は金属に追随するのが大好きです」とボットケ氏は言います。「金属がコアに排出されている場合、これらの元素は金属とともに排出する必要があります。したがって、これが正しければ、マントルに由来する岩石に高度に好中性元素がほとんど含まれていないはずであり、おそらく10からマイナス5レベル程度になるはずです。しかし、驚くべきことに、それは私たちが見るものではありません。それらは、私たちが期待しているものと比較して、100,000ほどの係数で、200未満の係数で豊富ではありません。」
ボットケ氏は、この問題は1970年代から議論されており、問題への回答方法についてさまざまな提案を行っていると語った。
「最も実行可能な答えは、月の形成の影響が起こった後、惑星形成の後期の段階で地球を襲った他のものがあり、より小さな物体がこれらの小さな物体がこれらの要素を補充して私たちに豊かさを与えたということです今日を見てください。これは私たちが後期降着と呼ぶものです」と彼は言った。
月にも同じことが起こっていた。しかし、このシナリオには問題がありました。地球上のこれらの元素と月の岩石との比は、約1000対1です。
「地球の重力断面積は月の約20倍です」とボッケは言いました。そして、遅い降着がこれらの要素をもたらしたなら、あなたは約20対1の比率を持つべきです。しかし、それは私たちが見ているものではなく、1000対1の比率です。」
Bottke –惑星のダイナマシスト—これもSWRIの同僚であるDavid Nesvornyと、また、メリーランド大学のRichard Walker、メリーランド大学のJames Day、およびマサチューセッツ工科大学。
彼らは、答えを出すように思われるコンピュータモデルを思いつきました。
「これらのオブジェクトでルーレットをプレイすることにより、月が決して見られない巨大な衝突物によって地球が非常に頻繁に攻撃されていることがわかりました」とボットケは言いました。 「この結果は、惑星形成期間の終わりに地球と月に衝突したものが非常に大きな物体によって支配されていたことを示唆しています。」
モデルは、直径が2,400〜3,200 km（1,500〜2,000マイル）の地球で後期のインパクターの中で最大のものであるのに対し、月のインパクターは約240〜320 kmであると予測しています。
ボットケはそれを「かわいい」結果と呼びましたが、より多くの裏付けとなる証拠が必要でした。それで、彼らは惑星を構築したものの最後に生き残っている人口、内側の小惑星帯を調べました。 「セレス、ベスタ、パラスのような大きな小惑星を見つけた」ボットケは言ったので、500から900 kmに大きなものがありますが、次に大きい小惑星は約250 kmしかありません。これは、モデルが思いついたサイズと一致しました」。この領域では、「中間」のサイズの小惑星は観測されていません。
次に、惑星が形成された日からおそらく残っている非常に大きな衝突盆地がある火星を調べました。ボレアリス盆地は非常に大きく、北半球と南半球の違いを説明している可能性があります赤い惑星。
「インパクトベイスンを作成するインパクターのサイズを調べて予測しました。サイズの分布は、地球と月について予測されたもの、および内側の小惑星帯で見られるものと非常に似ていることがわかりました。
つまり、これらすべてのことを一緒に—理論的根拠、地球と月の要素からの観測的証拠、そして火星への影響は、惑星形成の終わりに向けたオブジェクトのサイズの分布について何かをまとめて述べています。
そして、どのような影響がありますか？
「その時に地球、月、火星に何が当たっていたかを予測することができ、それらは私たちが地表で見ているものと一致しています」とボットケは言った。 「火星では、火星に当たるはずだった最大の発射体のゲームをプレイできます。それは、火星で形成された大きな盆地のサイズとよく一致し、そこに見られる豊富な要素も生み出しました。」
「月の場合、最大のインパクターは250〜300 kmで、これは南極エイケン盆地のサイズとほぼ同じです」とBottke氏は続けました。 「地球にとって、これらの大きなインパクターは、これらの影響のいくつかがなぜ地球を襲ったのかを説明し、すべての要素が地球のコアに到達したわけではありません。」
ボットケ氏によると、さらに複雑になるのは、最大の影響のいくつかは実際には地球を突き抜けて、実際には反対側に（非常に細分化された状態で）出てきて、地球に降り注いだことです。 「これが真実である場合、これは断片を地球全体に広げる方法を提供します」と彼は言った、しかし「デブリが惑星体の周りにどのように再分配されるかは本当に興味深い質問です。その部分はもっと多くの作業を必要とし、数値的に何ができるかということについては、今のところ端にいます。」
月の内部の水については、かつては乾燥していたと考えられていましたが、最近のサンプル測定では、月のマントルの含水量は200から数千パーツ/分であることが示唆されています。ボットケのモデルでもこれに対処できます。問題。
「真の場合」、チームは彼らの論文に次のように書いています。「月のHSEのほとんどを提供したのと同じ発射体が水も提供している可能性があります。巨大な気化した原始円盤を通じて、巨大衝突後の地球から、成長する月に至るまで」
地球と比較して小さい発射体が月に当たる理由について、ボットケはそれが単なる数字のゲームであると言いました。 「私たちは、特定の数の大きなもの、中型のもの、小さなものを持つ人口から始めます」と彼は言った。 「そして、その集団からランダムに発射体を選択し、月に当たるすべての大きな男に対して、20人が地球に当たる。そして、そのゲームをプレイします。発射体の数が限られている場合、月がこの人口から1〜2回しかヒットしなければ、地球は20〜30回ヒットするので、ほとんどの場合、それで十分です。私たちが見るものです。」
ボットケ氏は、この研究により彼は地球化学者と協力する機会が与えられたと語った。「地球化学者は、惑星形成をもたらしたプロセスを制約するのに役立つあらゆる種類の興味深いことを言っています。問題は、彼らが素晴らしい情報を持っていることもありますが、機能する動的なプロセスがないことです。一緒に作業することで、興味深い結果が出てきたと思います。」
「私にとって最もエキサイティングなことは、地球、月、火星に存在するこれらの豊富さを使用して、惑星形成についての物語を本当に伝えることができるはずです」とボットケは言いました。
出典：科学、Bottkeへの電話インタビュー
