Nye modeller antyder længere tidsskala for Mars-dannelse

Det tidlige solsystem var et kaotisk sted, med beviser, der indikerer, at Mars sandsynligvis blev ramt af planetesimaler, små protoplaneter op til 1, 200 miles i diameter, tidligt i sin historie. Southwest Research Institute-forskere modellerede blandingen af ​​materialer forbundet med disse påvirkninger, afslører, at den røde planet kan være dannet over en længere tidsskala end tidligere antaget.

Et vigtigt åbent spørgsmål i planetarisk videnskab er at bestemme, hvordan Mars blev dannet, og i hvilket omfang dens tidlige udvikling blev påvirket af kollisioner. Dette spørgsmål er vanskeligt at besvare, da milliarder af års historie støt har slettet beviser for tidlige indvirkningsbegivenheder. Heldigvis, noget af denne udvikling er registreret i Mars-meteoritter. Af cirka 61, 000 meteoritter fundet på Jorden, kun 200 eller deromkring menes at være af Mars-oprindelse, slynget ud fra den røde planet ved nyere kollisioner.

Disse meteoritter udviser store variationer i jernelskende elementer som wolfram og platin, som har en moderat til høj affinitet for jern. Disse elementer har en tendens til at migrere fra en planets kappe og ind i dens centrale jernkerne under dannelsen. Beviser for disse elementer i Mars-kappen, som samplet af meteoritter, er vigtige, fordi de indikerer, at Mars blev bombarderet af planetesimaler engang efter, at dens primære kernedannelse sluttede. At studere isotoper af bestemte grundstoffer produceret lokalt i kappen via radioaktive henfaldsprocesser hjælper videnskabsmænd med at forstå, hvornår planetdannelsen var fuldendt.

"Vi vidste, at Mars modtog elementer som platin og guld fra tidligt, store sammenstød. For at undersøge denne proces, vi udførte udglattede partikel hydrodynamiske påvirkningssimuleringer, " sagde SwRI's Dr. Simone Marchi, hovedforfatter af en Videnskabens fremskridt papir, der beskriver disse resultater. "Baseret på vores model, tidlige kollisioner producerer en heterogen, marmorkage-lignende Mars-kappe. Disse resultater tyder på, at det fremherskende syn på Mars-dannelsen kan være forspændt af det begrænsede antal meteoritter, der er tilgængelige for undersøgelse."

Baseret på forholdet mellem wolframisotoper i Mars-meteoritter, det er blevet hævdet, at Mars voksede hurtigt inden for omkring 2-4 millioner år efter, at Solsystemet begyndte at dannes. Imidlertid, stor, tidlige kollisioner kunne have ændret wolfram isotopbalancen, som kunne understøtte en Mars-dannelsestidsskala på op til 20 millioner år, som vist af den nye model.

"Kollisioner af projektiler store nok til at have deres egne kerner og kapper kan resultere i en heterogen blanding af disse materialer i den tidlige Mars kappe, " sagde medforfatter Dr. Robin Canup, assisterende vicepræsident for SwRI's Space Science and Engineering Division. "Dette kan føre til andre fortolkninger af tidspunktet for Mars' dannelse end dem, der antager, at alle projektiler er små og homogene."

Mars-meteoritterne, der landede på Jorden, stammede sandsynligvis fra nogle få lokaliteter rundt om på planeten. Den nye forskning viser, at Mars-kappen kunne have modtaget forskellige tilføjelser af projektilmaterialer, fører til variable koncentrationer af jernelskende grundstoffer. Den næste generation af Mars-missioner, inklusive planer om at returnere prøver til Jorden, vil give ny information for bedre at forstå variationen af ​​jern-elskende elementer i Mars klipper og den tidlige udvikling af den røde planet.

"For fuldt ud at forstå Mars, vi er nødt til at forstå, hvilken rolle de tidligste og mest energiske kollisioner spillede i dens udvikling og sammensætning, " afsluttede Marchi.

Papiret, "En sammensat heterogen Mars-kappe på grund af sen tilvækst, " vil blive offentliggjort i Science Advances den 12. februar, 2020.