Projektilkanonforsøg viser, hvordan asteroider kan levere vand

Eksperimenter med en højdrevet projektilkanon viser, hvordan nedslag fra vandrige asteroider kan levere overraskende mængder vand til planetariske legemer. Forskningen, af forskere fra Brown University, kunne kaste lys over, hvordan vand kom til den tidlige Jord og hjælpe med at redegøre for nogle sporvanddetektioner på Månen og andre steder.

"Oprindelsen og transporten af ​​vand og flygtige stoffer er et af de store spørgsmål i planetarisk videnskab, " sagde Terik Daly, en postdoktor ved Johns Hopkins University, der ledede forskningen, mens han afsluttede sin ph.d. hos Brown. "Disse eksperimenter afslører en mekanisme, hvorved asteroider kunne levere vand til måner, planeter og andre asteroider. Det er en proces, der startede, mens solsystemet blev dannet og fortsætter med at fungere i dag."

Forskningen er publiceret i Videnskabens fremskridt .

Kilden til Jordens vand forbliver noget af et mysterium. Man troede længe, ​​at planeterne i det indre solsystem dannede knogletørre, og at vand blev leveret senere ved iskolde kometnedslag. Selvom den idé stadig er en mulighed, isotopmålinger har vist, at Jordens vand ligner vand bundet i kulstofholdige asteroider. Det tyder på, at asteroider også kunne have været en kilde til Jordens vand, men hvordan en sådan levering kunne have fungeret er ikke godt forstået.

"Stødmodeller fortæller os, at stødlegemer skulle fuldstændig devolatilisere ved mange af de stødhastigheder, der er almindelige i solsystemet, hvilket betyder, at alt det vand, de indeholder, bare koger af i varmen fra stødet, "sagde Pete Schultz, medforfatter af papiret og en professor i Browns Department of Earth, Miljø- og planetvidenskab. "Men naturen har en tendens til at være mere interessant end vores modeller, Derfor er vi nødt til at lave eksperimenter."

Til studiet, Daly og Schultz brugte projektiler i marmorstørrelse med en sammensætning svarende til kulstofholdige kondritter, meteoritter stammer fra oldtidens, vandrige asteroider. Ved at bruge det vertikale våbenområde på NASA Ames Research Center, projektilerne blev sprængt mod et udbenetørt målmateriale lavet af pimpstenspulver med hastigheder omkring 5 kilometer i sekundet (mere end 11, 000 miles i timen). Forskerne analyserede derefter affaldet efter stødet med en armada af analytiske værktøjer, leder efter tegn på vand, der er fanget i den.

De fandt ud af, at ved stødhastigheder og -vinkler, der er almindelige i hele solsystemet, så meget som 30 procent af vandet, der var hjemmehørende i stødlegemet, var fanget i affald efter sammenstødet. Det meste af det vand var fanget i stødsmelten, sten, der er smeltet af stødets varme og derefter størkner igen, når den afkøles, og i virkningsbreccier, sten lavet af en blanding af stødaffald svejset sammen af ​​varmen fra stødet.

Forskningen giver nogle fingerpeg om den mekanisme, hvorigennem vandet blev tilbageholdt. Da dele af støddæmperen ødelægges af kollisionens varme, dannes en dampfane, der inkluderer vand, der var inde i slaglegemet.

"Slagsmelten og breccier dannes inde i den fjer, " sagde Schultz. "Det, vi foreslår, er, at vanddampen bliver indtaget i smeltemasserne og brecciene, når de dannes. Så selvom slaglegemet mister sit vand, noget af det genfanges, efterhånden som smelten slukker hurtigt."

Resultaterne kan have betydelige konsekvenser for at forstå tilstedeværelsen af ​​vand på Jorden. Kulholdige asteroider menes at være nogle af de tidligste objekter i solsystemet - de oprindelige kampesten, hvorfra planeterne blev bygget. Da disse vandrige asteroider slog sig ned i den stadig dannende jord, Det er muligt, at en proces, der ligner den, Daly og Schultz fandt, gjorde det muligt at inkorporere vand i planetens dannelsesproces, de siger. En sådan proces kunne også hjælpe med at forklare tilstedeværelsen af ​​vand i Månens kappe, da forskning har antydet, at månevand også har en asteroideoprindelse.

Værket kunne også forklare senere vandaktivitet i solsystemet. Vand fundet på Månens overflade i strålerne fra krateret Tycho kunne være afledt af Tycho-impaktoren, siger Schultz. Asteroid-afledt vand kan også være årsag til isforekomster, der opdages i de kviksølvpolære områder.

"Pointen er, at dette giver os en mekanisme for, hvordan vand kan holde sig efter disse asteroide-nedslag, " sagde Schultz. "Og det viser, hvorfor eksperimenter er så vigtige, fordi det er noget, som modeller har savnet."