Sjældne metaller på Mars og Jorden medfører kolossale påvirkninger

Ny forskning har afsløret, at en kæmpe indvirkning på Mars for mere end fire milliarder år siden ville forklare den usædvanlige mængde "jernelskende" elementer på den røde planet.

Planeter dannes som små støvkorn klistrer sammen og agglomererer med andre korn, fører til større kroppe kaldet "planetesimaler". Disse planetesimaler kolliderer fortsat med hinanden og skubbes enten ud af solsystemet, opslugt af solen, eller danne en planet. Dette er ikke slutningen på historien, som planeter fortsætter med at ophobe materiale i et godt stykke tid efter at de er dannet. Denne proces er kendt som sen tilvækst, og det forekommer, når rester af planetdannelse regner ned på de unge planeter.

Planetforsker Ramon Brasser fra Tokyo Institute of Technology og geolog Stephen Mojzsis fra University of Colorado, Boulder kiggede nærmere på et kolossalt nedslag under Mars' sene tilvækst, der kunne forklare den usædvanlige mængde af sjældne metalliske grundstoffer i Mars' kappe, som er laget under planetens skorpe. Deres nyligt udgivne papir, "Et kolossalt nedslag berigede Mars' kappe med ædle metaller, "optrådte i journalen Geofysiske forskningsbreve .

Når protoplaneter samler nok materiale, metaller som jern og nikkel begynder at adskille og synke for at danne kernen. Dette forklarer, hvorfor Jordens kerne hovedsageligt består af jern, og det forventes, at elementer, der let binder til jern, også hovedsageligt bør eksistere i kernen. Eksempler på sådanne 'jernelskende' elementer, kendt som siderofiler, er guld, platin og iridium, for at nævne et par stykker. Ligesom Mars, imidlertid, der er flere siderofiler i jordens kappe, end man ville forvente af processen med kernedannelse.

"Højtrykseksperimenter indikerer, at disse metaller ikke bør være i kappen. Disse metaller bryder sig ikke om at blive opløst i silikat, og i stedet foretrækker de at synke gennem kappen ind i Jordens kerne, "Brasser fortæller til Astrobiology Magazine." Det faktum, at vi overhovedet har dem, betyder, at de skal være ankommet efter kernen og kappen adskilt, da det blev meget sværere for disse metaller at nå kernen."

Et papir fra 2016 af Brasser og kolleger viste endegyldigt, at en kæmpe indvirkning er den bedste forklaring på Jordens høje siderofile elementoverflod.

Mængden af ​​siderofiler, der blev akkumuleret under sen tilvækst, skulle være proportional med planetens 'tyngdekrafts tværsnit'. Dette tværsnit er i virkeligheden det trådkors, som en impactor 'ser', når den nærmer sig en målplanet. Tyngdekraftens tværsnit strækker sig ud over planeten selv, som verdens tyngdekraft vil lede et objekt mod det, selvom objektet ikke var på en direkte kollisionskurs. Denne proces kaldes gravitationsfokusering.

Det tidligere papir viste, at Jorden har flere siderofiler i kappen, end den burde, selv i henhold til gravitationstværsnitsteorien. Forskerne forklarede dette ved at vise, at en indvirkning af et legeme på størrelse med en måne på Jorden (ud over den begivenhed, der dannede månen) ville have beriget kappen med nok siderofiler til at forklare den aktuelle værdi.

En tidlig kæmpe indvirkning

Analyse af Mars -meteoritter viser, at Mars akkumulerede yderligere 0,8 vægtprocent (vægtprocent, eller vægtprocent) af materiale via sen tilvækst. I det nye blad, Brasser og Mojzsis viser, at for at Mars havde ændret sin masse med ca. 0,8 vægtprocent i en enkelt påvirkningshændelse krævede et legeme mindst 1, 200 kilometer i diameter.

De hævder endvidere, at en sådan påvirkning burde have fundet sted for et stykke tid mellem 4,5 og 4,4 milliarder år siden. Undersøgelser af zirkonkrystaller i gamle Mars -meteoritter kan bruges til at datere dannelsen af ​​Marsskorpen til før 4,4 milliarder år siden. Som sådan, et kæmpe nedslag burde have forårsaget udbredt skorpesmeltning, og en sådan katastrofal begivenhed må have fundet sted før beviserne for den ældste skorpe. Hvis påvirkningen fandt sted så tidligt i planetens historie som for 4,5 milliarder år siden, så skulle siderofiler være blevet fjernet under kernedannelse. Denne historie giver faste bogstøtte begrænsninger for, hvornår påvirkningen skete.

At forstå sen tilvækst er ikke kun vigtigt for at forklare den siderofile overflod, men også for at placere en øvre grænse for alderen på Jordens biosfære.

"Under hver påvirkning, en lille smule af jordskorpen er lokalt smeltet, "siger Brasser." Når tilvæksten er meget intens, næsten hele jordskorpen er smeltet. Efterhånden som tilvækstintensiteten falder, mængden af ​​skorpe smeltning falder også. Vi hævder, at det tidligste tidspunkt, du kan danne en biosfære, er, når tilvæksten er lav nok til, at mindre end 50 procent af skorpen er smeltet på et givet tidspunkt."

Mars overflade har også en usædvanlig dikotomi, hvilket kan forklares med en kæmpe påvirkning. Den sydlige halvkugle eksisterer som et gammelt krateret terræn, og den nordlige halvkugle fremstår yngre og glattere og var påvirket af omfattende vulkanisme. En kæmpe påvirkning kan også have skabt marsmånerne, Deimos og Phobos, selvom en alternativ teori er, at den meget porøse Phobos kunne være en fanget asteroide.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASAs Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.