พื้นผิวดวงจันทร์ที่มีหลุมอุกกาบาตจำนวนมากโดยการทิ้งระเบิดดาวเคราะห์น้อย เครดิตรูปภาพ: NASA คลิกเพื่อขยาย
การชนปะทะระหว่างดาวเคราะห์ตัวอ่อนในช่วงวิกฤตในช่วงแรก ๆ ของระบบสุริยะอาจอธิบายถึงคุณสมบัติบางอย่างที่ไม่ได้อธิบายของดาวเคราะห์ดาวเคราะห์น้อยและอุกกาบาตตามที่นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาครูซอธิบาย การค้นพบของพวกเขาในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 12 มกราคม
ดาวเคราะห์“ ภาคพื้นดิน” หรือดาวเคราะห์หินทั้งสี่ (โลก, ดาวอังคาร, ดาวศุกร์และดาวพุธ) เป็นผลิตภัณฑ์ของยุคแรกเริ่มซึ่งมีระยะเวลายาวนานหลายสิบล้านปีในการชนกันอย่างรุนแรงระหว่างวัตถุดาวเคราะห์ขนาดต่างๆ นักวิทยาศาสตร์ได้พิจารณาเหตุการณ์เหล่านี้เป็นส่วนใหญ่ในแง่ของการเพิ่มวัสดุใหม่และผลกระทบอื่น ๆ บนดาวเคราะห์ที่ได้รับผลกระทบในขณะที่ผู้ให้ความสนใจมีน้อยมาก (ตามคำจำกัดความ Impactor นั้นมีขนาดเล็กกว่าของวัตถุสองตัวที่ชนกัน)
แต่เมื่อดาวเคราะห์ชนกันพวกมันจะไม่ติดกันเสมอ Erik Asphaug รองศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์โลกที่ UCSC และผู้เขียนคนแรกของประมาณครึ่งเวลาที่กระทบขนาดดาวเคราะห์อีกร่างกายขนาดดาวเคราะห์จะกระเด็นและชนชนเหล่านี้มีผลกระทบอย่างรุนแรงสำหรับกระทบ กระดาษธรรมชาติ
“ คุณจบลงด้วยดาวเคราะห์ที่ออกจากฉากของอาชญากรรมที่ดูแตกต่างจากตอนที่พวกเขาเข้ามา - พวกเขาอาจสูญเสียชั้นบรรยากาศเปลือกหรือแม้แต่เสื้อคลุมหรือพวกเขาอาจถูกฉีกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยในครอบครัว” Asphaug กล่าว .
เศษซากของผู้กระทบที่ถูกรบกวนเหล่านี้สามารถพบได้ทั่วแถบดาวเคราะห์น้อยและในอุกกาบาตซึ่งเป็นชิ้นส่วนของวัตถุดาวเคราะห์อื่น ๆ ที่ลงสู่พื้นโลกเขากล่าว แม้แต่ดาวเคราะห์พุธก็อาจเป็นผู้ปะทะที่วิ่งชนซึ่งมีชั้นนอกของมันหลุดออกไปทำให้มันมีแกนกลางที่ค่อนข้างใหญ่เปลือกบางและปกคลุม อย่างไรก็ตามสถานการณ์ดังกล่าวยังคงเป็นการเก็งกำไรและต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม
Craig Agnor นักวิจัยจาก Asphaug และ postdoctoral ใช้คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังในการจำลองสถานการณ์ต่างๆนับตั้งแต่การแทะเล็มไปจนถึงการโจมตีโดยตรงระหว่างดาวเคราะห์ที่มีขนาดใกล้เคียงกัน Coauthor Quentin Williams ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์โลกที่ UCSC วิเคราะห์ผลลัพธ์ของแบบจำลองเหล่านี้ในแง่ของผลกระทบต่อองค์ประกอบและสถานะสุดท้ายของวัตถุที่หลงเหลืออยู่
นักวิจัยพบว่าแม้แต่การเผชิญหน้าอย่างใกล้ชิดซึ่งวัตถุทั้งสองไม่ได้ชนกันจริง ๆ สามารถส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อวัตถุขนาดเล็ก
“ ขณะที่วัตถุขนาดใหญ่สองชิ้นเคลื่อนที่เข้าหากันกองกำลังแรงโน้มถ่วงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพอย่างมากเช่นการบีบอัดการละลายการลอกวัสดุออกและแม้แต่การทำลายล้างวัตถุที่มีขนาดเล็กลง” วิลเลียมส์กล่าว “ คุณสามารถทำฟิสิกส์และเคมีจำนวนมากกับวัตถุในระบบสุริยะได้โดยไม่ต้องแตะต้อง”
ดาวเคราะห์ออกแรงกดดันมหาศาลในตัวเองผ่านแรงโน้มถ่วงของตัวเอง แต่แรงดึงดูดของวัตถุขนาดใหญ่ที่ผ่านเข้ามาใกล้อาจทำให้แรงดันนั้นลดลงอย่างรวดเร็ว ผลกระทบของการลดความกดดันนี้สามารถเกิดการระเบิดได้วิลเลียมส์กล่าว
“ มันเหมือนกับการเปิดโปงเครื่องดื่มอัดลมที่มากที่สุดในโลก” เขากล่าว “ จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อดาวเคราะห์แตกตัว 50 เปอร์เซ็นต์เป็นสิ่งที่เราไม่เข้าใจดีในขั้นตอนนี้ แต่มันสามารถเปลี่ยนเคมีและฟิสิกส์ไปทั่วสถานที่ทำให้เกิดความซับซ้อนของวัสดุที่สามารถอธิบายความหลากหลายได้ เราเห็นในอุกกาบาต”
การก่อตัวของดาวเคราะห์โลกน่าจะเริ่มขึ้นพร้อมกับการสะสมอย่างนุ่มนวลภายในดิสก์ของก๊าซและฝุ่นรอบดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ตัวอ่อนกลืนวัสดุมากรอบตัวพวกมันจนกว่าระบบสุริยะชั้นในจะโฮสต์ดาวเคราะห์ดวงจันทร์ขนาด 100 ดวงกับดาวอังคารขนาดประมาณ 100 ดวง ปฏิสัมพันธ์แรงดึงดูดซึ่งกันและกันและกับดาวพฤหัสบดีนั้นได้ทำการขว้างโปรโตพลาเนตออกจากวงโคจรเป็นวงกลมโดยเริ่มจากยุคของผลกระทบยักษ์ที่อาจกินเวลา 30 ถึง 50 ล้านปี
นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้คอมพิวเตอร์เพื่อจำลองการก่อตัวของดาวเคราะห์โลกจากวัตถุขนาดเล็กหลายร้อยตัว แต่การจำลองเหล่านั้นส่วนใหญ่สันนิษฐานว่าเมื่อดาวเคราะห์ชนกันพวกมันจะติดกัน
“ เรารู้มาตลอดว่าเป็นเรื่องประมาณ แต่จริง ๆ แล้วมันไม่ใช่เรื่องง่ายที่ดาวเคราะห์จะรวมเข้าด้วยกัน” เขากล่าว “ การคำนวณของเราแสดงให้เห็นว่าพวกเขาจะต้องเคลื่อนที่อย่างช้าๆและชนเข้ามาเกือบเพื่อจะได้สะสม”
มันง่ายสำหรับดาวเคราะห์ที่จะดึงดูดและสะสมวัตถุที่เล็กกว่าตัวมันเอง ในผลกระทบขนาดยักษ์ระหว่างวัตถุขนาดเท่าดาวเคราะห์ผลกระทบนั้นเปรียบได้กับขนาดของเป้าหมาย ในกรณีของผู้กระทบขนาดดาวอังคารชนกับเป้าหมายขนาดโลกผู้ส่งผลกระทบจะเป็นหนึ่งในสิบของมวล แต่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางครึ่งหนึ่งของโลกอย่างเต็มรูปแบบ
“ ลองจินตนาการว่าดาวเคราะห์สองดวงปะทะกันครึ่งหนึ่งใหญ่เท่าดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งที่มุมกระทบ 45 องศาโดยทั่วไป ประมาณครึ่งหนึ่งของดาวเคราะห์ขนาดเล็กนั้นไม่ได้ตัดกันดาวเคราะห์ที่ใหญ่กว่าในขณะที่อีกครึ่งหนึ่งก็หยุดตายในเส้นทางของมัน” Asphaug กล่าว “ ดังนั้นจึงมีการตัดขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นและจากนั้นคุณจะได้พลังน้ำขึ้นน้ำลงอันเหลือเชื่ออย่างไม่น่าเชื่อที่อยู่ในระยะใกล้ การรวมกันนั้นใช้เพื่อดึงดาวเคราะห์ขนาดเล็กออกจากกันแม้ในขณะออกเดินทางดังนั้นในกรณีที่ร้ายแรงที่สุดผู้ส่งผลกระทบจะสูญเสียส่วนปกคลุมขนาดใหญ่โดยไม่พูดถึงชั้นบรรยากาศและเปลือกโลก "
ตาม Agnor ปัญหาทั้งหมดของการก่อตัวของดาวเคราะห์มีความซับซ้อนสูงและการแก้บทบาทที่เล่นโดยการชนกันของชิ้นส่วนที่ชนแล้วหนีจะต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม โดยการตรวจสอบการชนกันของดาวเคราะห์จากมุมมองของตัวส่งผลกระทบอย่างไรก็ตามนักวิจัย UCSC ได้ระบุกลไกทางกายภาพที่สามารถอธิบายคุณสมบัติที่น่าสงสัยมากมายของดาวเคราะห์น้อย
การชนที่ชนแล้วชนสามารถสร้างดาวเคราะห์น้อยหลายประเภทได้ “ ดาวเคราะห์น้อยบางคนดูเหมือนดาวเคราะห์ขนาดเล็กไม่ถูกรบกวนมากและที่ปลายอีกด้านของสเปกตรัมก็เป็นดาวเคราะห์ที่มีลักษณะเหมือนกระดูกสุนัขที่อุดมด้วยธาตุเหล็กในอวกาศ” เขากล่าว “ นี่เป็นกลไกที่สามารถตัดวัสดุที่เป็นหินออกมาจำนวนมากซึ่งประกอบด้วยเปลือกโลกและเปลือกโลก สิ่งที่เหลืออยู่อาจมีตั้งแต่แกนกลางที่มีธาตุเหล็กจนถึงชุดผสมทั้งหมดที่มีซิลิเกตในปริมาณต่างกัน”
หนึ่งในปริศนาของแถบดาวเคราะห์น้อยคือหลักฐานการละลายของดาวเคราะห์น้อยทั่วโลก การทำความร้อนด้วยแรงกระแทกนั้นไม่มีประสิทธิภาพเพราะมันจะสะสมความร้อนไว้ ยังไม่ชัดเจนว่าอะไรที่สามารถเปลี่ยนดาวเคราะห์น้อยให้กลายเป็นหยดของเหลวขนาดใหญ่ได้ แต่การกดการชนแบบชนแล้วหนีอาจเป็นการหลอกลวงได้ Asphaug กล่าว
“ หากความดันลดลงสองเท่าคุณสามารถเปลี่ยนจากบางสิ่งที่ร้อนไปจนถึงสิ่งที่หลอมละลาย” เขากล่าว
การลดความกดดันยังสามารถต้มน้ำและปล่อยก๊าซซึ่งจะอธิบายว่าทำไมอุกกาบาตที่แตกต่างจำนวนมากมีแนวโน้มที่จะเป็นอิสระจากน้ำและสารระเหยอื่น ๆ กระบวนการเหล่านี้และกระบวนการอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการชนปะทะนั้นควรได้รับการศึกษาอย่างละเอียดยิ่งขึ้น Asphaug กล่าว
“ มันเป็นกลไกใหม่สำหรับวิวัฒนาการของดาวเคราะห์และการก่อตัวของดาวเคราะห์น้อยและมันแสดงให้เห็นถึงสถานการณ์ที่น่าสนใจมากมายที่รับประกันการศึกษาต่อไป” เขากล่าว
แหล่งที่มาเดิม: นาซา
