Representación artística de una gran colisión en la Tierra primitiva. Crédito:SwRI / Marchi.
Los científicos del Southwest Research Institute modelaron recientemente el prolongado período de bombardeo que siguió a la formación de la Luna, cuando los planetesimales sobrantes golpearon la Tierra. Basado en estas simulaciones, Los científicos teorizan que los objetos del tamaño de una luna entregaron más masa a la Tierra de lo que se pensaba.
Temprano en su evolución, La Tierra sufrió un impacto con otro objeto grande, y la Luna se formó a partir de los escombros resultantes expulsados a un disco en órbita terrestre. Siguió un largo período de bombardeos, la llamada "acreción tardía, "cuando grandes cuerpos impactaron la Tierra entregando materiales que fueron acumulados o integrados en el joven planeta.
"Modelamos las colisiones masivas y cómo los metales y los silicatos se integraron en la Tierra durante esta 'etapa de acreción tardía, 'que duró cientos de millones de años después de la formación de la Luna, "dijo el Dr. Simone Marchi de SwRI, autor principal de un Naturaleza Geociencia documento que describe estos resultados. "Según nuestras simulaciones, la masa de acreción tardía entregada a la Tierra puede ser significativamente mayor de lo que se pensaba anteriormente, con importantes consecuencias para la evolución más temprana de nuestro planeta ".
Previamente, Los científicos estimaron que los materiales de los planetesimales integrados durante la etapa final de la formación de los planetas terrestres constituían aproximadamente el medio por ciento de la masa actual de la Tierra. Esto se basa en la concentración de elementos altamente "siderófilos":metales como el oro, platino e iridio, que tienen afinidad por el hierro, en el manto de la Tierra. La abundancia relativa de estos elementos en el manto apunta a una acreción tardía, después de que se formara el núcleo de la Tierra. Pero la estimación asume que todos los elementos altamente siderófilos generados por los impactos posteriores se retuvieron en el manto.
Esta animación muestra una colisión entre un proyectil de 3000 km de diámetro con la Tierra primitiva, a una velocidad de 19 km / s. Derecha:Interacción de proyectiles y materiales terrestres. El verde indica partículas de silicato (del manto y proyectil de la Tierra), el blanco indica partículas metálicas del núcleo del proyectil. El marrón claro indica partículas del núcleo de la Tierra. Izquierda:Igual que antes, pero ahora los colores de las partículas reflejan la temperatura. Crédito:SwRI / Marchi.
La acreción tardía puede haber involucrado grandes proyectiles diferenciados. Estos impactadores pueden haber concentrado los elementos altamente siderófilos principalmente en sus núcleos metálicos. Nuevas simulaciones de impacto de alta resolución realizadas por investigadores de SwRI y la Universidad de Maryland muestran que porciones sustanciales del núcleo de un planetesimal grande podrían descender a, y ser asimilado a, el núcleo de la Tierra, o rebotar hacia el espacio y escapar del planeta por completo. Ambos resultados reducen la cantidad de elementos altamente siderófilos agregados al manto de la Tierra, lo que implica que se puede haber entregado de dos a cinco veces más material de lo que se pensaba anteriormente.
"Estas simulaciones también pueden ayudar a explicar la presencia de anomalías isotópicas en muestras de rocas terrestres antiguas como la komatiita, una roca volcánica, ", dijo el coautor de SwRI, el Dr. Robin Canup." Estas anomalías fueron problemáticas para los modelos de origen lunar que implican un manto bien mezclado después del impacto gigante. Proponemos que al menos algunas de estas rocas pueden haberse producido mucho después del impacto de formación de la Luna, durante la acreción tardía ".
Formación de una heterogeneidad del manto terrestre inducida por el impacto. La figura muestra la ubicación del núcleo del proyectil (marrón oscuro) y las partículas del manto (verde). Las partículas de la Tierra no se muestran para mayor claridad, mientras que las medias esferas rojas y grises indican el núcleo y la superficie de la Tierra, respectivamente. El cono amarillo define una región, o dominio, de alta concentración de material del núcleo del proyectil. El recuadro muestra una imagen de una komatiita, una roca volcánica derivada del manto, con el característico patrón de olivino spinifex debido al rápido enfriamiento en la superficie. Este tipo de rocas podrían sondear dominios de mantos enriquecidos con proyectiles que se formaron temprano en la historia de la Tierra. Crédito:SwRI / Marchi. Crédito de la imagen de Komatiite:Departamento de Ciencias de la Tierra y Atmosféricas, Universidad de Alberta.
El papel, "Entrega heterogénea de silicato y metal a la Tierra por grandes planetesimales, "se publicó el 4 de diciembre en línea en Naturaleza Geociencia .
Heterogeneidades composicionales impulsadas por colisiones. Las figuras muestran la ubicación del núcleo del proyectil (marrón oscuro) y las partículas del manto (verde). Las partículas de la Tierra no se muestran para mayor claridad, mientras que las medias esferas rojas y grises indican el núcleo y la superficie de la Tierra, respectivamente. Las simulaciones corresponden a diámetros de proyectil de 1400 km (a, c) y 4800 km (b, D); ángulos de impacto de 45 grados (a, b) y de frente (c, D), velocidad de impacto de 19 km / s (a, b) y 14 km / s (c, D). Los conos amarillos definen regiones de concentraciones de material proyectil. Los vectores de orientación se muestran en la esquina inferior izquierda de cada panel:eje x (rojo), eje y (azul), eje z (verde). Crédito:SwRI / Marchi.
Imagen de sección delgada de una komatiita en luz transmitida. Tamaño horizontal aproximadamente 2 cm. Crédito:Departamento de Ciencias de la Tierra y Atmosféricas, Universidad de Alberta.
