Ilustración del artista de dos objetos masivos que chocan. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Lo que no se queda, aparece:mediante el aprendizaje automático y las simulaciones de impactos gigantes, Los investigadores del Laboratorio Lunar y Planetario encontraron que los planetas que residen en los sistemas solares internos probablemente nacieron de repetidas colisiones de choques y huidas. desafiando los modelos convencionales de formación de planetas.
Formación de planetas:el proceso mediante el cual ronda, distintos planetas se forman a partir de una turbulencia, nube arremolinada de asteroides escarpados y mini planetas, probablemente era incluso más desordenada y complicada de lo que la mayoría de los científicos querrían admitir. según una nueva investigación dirigida por investigadores del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona.
Los hallazgos desafían la visión convencional, en el que las colisiones entre bloques de construcción más pequeños hacen que se peguen y, tiempo extraordinario, las repetidas colisiones acumulan nuevo material en el creciente planeta bebé.
En lugar de, los autores proponen y demuestran pruebas de un escenario novedoso de "golpe y fuga-retorno", en el que los cuerpos preplanetarios pasaron una buena parte de su viaje a través del sistema solar interior chocando y rebotando entre sí, antes de encontrarse de nuevo en un momento posterior. Habiendo sido frenado por su primera colisión, sería más probable que se mantuvieran juntos la próxima vez. Imagina un juego de billar con las bolas viniendo a descansar, en lugar de arrojar bolas de nieve a un muñeco de nieve, y entiendes la idea.
La investigación se publica en dos informes que aparecen en la edición del 23 de septiembre de La Revista de Ciencias Planetarias , con uno centrado en Venus y la Tierra, y el otro en la luna de la Tierra. Central para ambas publicaciones, según el equipo de autores, que fue dirigido por ciencias planetarias y el profesor de LPL Erik Asphaug, Es el punto en gran parte no reconocido de que los impactos gigantes no son las fusiones eficientes que los científicos creían que eran.
"Encontramos que la mayoría de los impactos gigantes, incluso los relativamente 'lentos', son atropellamientos. Esto significa que para que dos planetas se fusionen, por lo general, primero debe reducir la velocidad en una colisión de atropello y fuga, ", Dijo Asphaug." Pensar en impactos gigantes, por ejemplo, la formación de la luna, como un evento singular probablemente sea incorrecto. Lo más probable es que haya sido necesario dos colisiones seguidas ".
Una implicación es que Venus y la Tierra habrían tenido experiencias muy diferentes en su crecimiento como planetas, a pesar de ser vecinos inmediatos en el sistema solar interior. En este papel, dirigido por Alexandre Emsenhuber, quien hizo este trabajo durante una beca postdoctoral en el laboratorio de Asphaug y ahora está en la Universidad Ludwig Maximilian en Munich, la joven Tierra habría servido para ralentizar los cuerpos planetarios interrelacionados, haciéndolos finalmente más propensos a chocar y adherirse a Venus.
"Creemos que durante la formación del sistema solar, la Tierra primitiva actuó como una vanguardia para Venus, "Dijo Emsenhuber.
Los planetas terrestres del sistema solar interior, mostrado a escala. Según la teoría de la 'acreción en etapa tardía', Marte y Mercurio (frente a la izquierda y derecha) son lo que queda de una población original de embriones en colisión, y Venus y la Tierra crecieron en una serie de impactos gigantes. Una nueva investigación se centra en la preponderancia de colisiones de golpe y fuga en impactos gigantes, y muestra que la proto-Tierra habría servido como una 'vanguardia', ralentizando cuerpos del tamaño de un planeta en atropellos. Pero es proto-Venus, más a menudo que no, que finalmente los acrecienta, lo que significa que fue más fácil para Venus adquirir cuerpos del sistema solar exterior. Crédito:Lsmpascal - Wikimedia commons
El sistema solar es lo que los científicos llaman pozo de gravedad, el concepto detrás de una atracción popular en exposiciones científicas. Los visitantes arrojan una moneda a un pozo de gravedad en forma de embudo, y luego observe cómo su dinero completa varias órbitas antes de caer en el agujero central. Cuanto más cerca está un planeta del sol, cuanto más fuerte es la gravitación experimentada por los planetas. Es por eso que los planetas internos del sistema solar en los que se centraron estos estudios:Mercurio, Venus, La Tierra y Marte:orbitan el sol más rápido que, decir, Júpiter, Saturno y Neptuno. Como resultado, cuanto más se acerca un objeto al sol, es más probable que se quede allí.
Entonces, cuando un planeta intruso golpea la Tierra, era menos probable que se pegara a la Tierra, y en cambio es más probable que termine en Venus, Asphaug explicó.
"La Tierra actúa como un escudo, proporcionando una primera parada contra estos planetas impactantes, ", dijo." Lo más probable es que, un planeta que rebota en la Tierra chocará con Venus y se fusionará con él ".
Emsenhuber utiliza la analogía de una pelota que rebota por una escalera para ilustrar la idea de lo que impulsa el efecto de vanguardia:un cuerpo que viene del sistema solar exterior es como una pelota que rebota por una escalera, cada rebote representa una colisión con otro cuerpo.
"Por el camino, la pelota pierde energía, y encontrarás que siempre rebota abajo, nunca arriba ", dijo." Por eso, el cuerpo ya no puede salir del sistema solar interior. Por lo general, solo bajas las escaleras hacia Venus, y un impactador que choca con Venus está muy feliz de quedarse en el sistema solar interior, así que en algún momento volverá a golpear a Venus ".
La Tierra no tiene tal vanguardia para ralentizar sus planetas interrelacionados. Esto conduce a una diferencia entre los dos planetas de tamaño similar que las teorías convencionales no pueden explicar, argumentan los autores.
"La idea predominante ha sido que realmente no importa si los planetas chocan y no se fusionan de inmediato, porque se volverán a encontrar en algún momento y luego se fusionarán, ", Dijo Emsenhuber." Pero eso no es lo que encontramos. Descubrimos que terminan convirtiéndose con más frecuencia en parte de Venus, en lugar de regresar a la Tierra. Es más fácil ir de la Tierra a Venus que al revés ".
Para rastrear todas estas órbitas planetarias y colisiones, y finalmente sus fusiones, el equipo utilizó el aprendizaje automático para obtener modelos predictivos a partir de simulaciones en 3D de impactos gigantes. Luego, el equipo utilizó estos datos para calcular rápidamente la evolución orbital, incluyendo choques de atropello y fuga y fusión, para simular la formación de planetas terrestres en el transcurso de 100 millones de años. En el segundo artículo, los autores proponen y demuestran su escenario de golpe y fuga para la formación de la luna, reconocer los problemas principales con el modelo estándar de impacto gigante.
Se cree que la luna es la secuela de un impacto gigante. Según una nueva teoría, hubo dos impactos gigantes seguidos, separados por aproximadamente 1 millón de años, que involucra una 'Theia' del tamaño de Marte y una proto-Tierra. En esta imagen, la colisión de golpe y fuga propuesta se simula en 3D, se muestra aproximadamente una hora después del impacto. Una vista en corte muestra los núcleos de hierro. Theia (o la mayor parte) apenas se escapa, por lo que es probable que se produzca una colisión posterior. Crédito:A. Emsenhuber / Universidad de Berna / Universidad de Munich
"El modelo estándar de la luna requiere una colisión muy lenta, Hablando relativamente, "Asphaug dijo, "y crea una luna que se compone principalmente del planeta impactante, no la proto-Tierra, lo cual es un problema importante ya que la luna tiene una química isotópica casi idéntica a la de la Tierra ".
En el nuevo escenario del equipo, un protoplaneta del tamaño de Marte golpea la Tierra, como en el modelo estándar, pero es un poco más rápido, por lo que sigue funcionando. Vuelve en aproximadamente 1 millón de años para un impacto gigante que se parece mucho al modelo estándar.
"El doble impacto mezcla las cosas mucho más que un solo evento, "Asphaug dijo, "lo que podría explicar la similitud isotópica de la Tierra y la Luna, y también cómo el segundo, lento, la fusión de la colisión habría ocurrido en primer lugar ".
Los investigadores creen que la asimetría resultante en la forma en que se juntaron los planetas señala el camino hacia futuros estudios que aborden la diversidad de planetas terrestres. Por ejemplo, no entendemos cómo la Tierra terminó con un campo magnético mucho más fuerte que el de Venus, o por qué Venus no tiene luna.
Su investigación indica diferencias sistemáticas en dinámica y composición, según Asphaug.
"En nuestra opinión, La Tierra habría acumulado la mayor parte de su material a partir de colisiones que fueron golpes de frente, o más lento que los experimentados por Venus, ", dijo." Las colisiones en la Tierra que fueran más oblicuas y de mayor velocidad habrían terminado preferentemente en Venus ".
Esto crearía un sesgo en el que, por ejemplo, protoplanetas del sistema solar exterior, a mayor velocidad, habría acrecido preferentemente a Venus en lugar de a la Tierra. En breve, Venus podría estar compuesto de material que a la Tierra le resultaba más difícil de conseguir.
"Uno pensaría que la Tierra está compuesta más de material del sistema exterior porque está más cerca del sistema solar exterior que Venus. Pero en realidad, con la Tierra en este papel de vanguardia, hace que sea más probable que Venus acumule material del sistema solar exterior, "Dijo Asphaug.
