Artiest beschrijving van een planeet-op-planeet botsing.Afbeelding: NASA/JPL-Caltech
Nieuw onderzoek suggereert dat veel van het materiaal dat gemaakt is om leven mogelijk op Aarde aangekomen na een catastrofale botsing tussen de aarde en Mars-formaat object miljarden jaren geleden—waarschijnlijk dezelfde botsing met die van de Maan, de wetenschappers zeggen.
Voor leven om te ontstaan op een anders dode planeet, een assortiment van chemische verbindingen, of vluchtige elementen, vereist zijn, met inbegrip van koolstof, stikstof en zwavel. Conventioneel denken dat de Aarde de vluchtige elementen aangekomen door het constante bombardement van oude meteorieten. Nieuw onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in de Wetenschap Vooruitgang stelt een alternatief levering mechanisme: een catastrofale botsing tussen de Aarde en Mars-formaat object, soms aangeduid als Theia, circa 4,4 miljard jaar geleden. Deze hypothetische botsing, dat zou zijn gebeurd terwijl onze planeet was nog steeds de vorming van de zaadjes onze baby planeet met de vluchtige elementen die nodig zijn voor het leven, volgens het nieuwe papier. Wat meer is, de hoofdauteurs van de studie, Damanveer S. Grewal en Rajdeep Dasgupta van de Rice University, zegt dat het dezelfde planeet-op-planeet botsing die gevormd van de Maan.
Artiest beschrijving van een planeet-op-planeet botsing. Afbeelding: NASA/JPL-Caltech
Voor veel astronomen, geologen en astrobiologists, het idee dat de Aarde volatiles aangekomen op de achterkant van de primitieve meteorieten is nooit helemaal bevredigend. Onze planeet, samen met andere rotsachtige planeten in het binnenste van het zonnestelsel, is natuurlijk beroofd van volatiles. Het is gewoon zo gebeurt het dat de isotopische handtekening van de Aarde volatiles overeenkomen met die in koolstofhoudende chondrites, de klasse van meteorieten meestal aangehaald als zijnde de docenten van volatiles naar de Aarde. Probleem is, het vluchtige element ratio ‘ s, zoals koolstof tot stikstof en water tot koolstof, in de Aarde silicaat, mantel, korst, de oceaan en de atmosfeer zijn in de war met wat is waargenomen in chondrites, wat leidt tot de zogenaamde “isotoop crisis” en twijfels over de meteoriet zaaien theorie. De nieuwe studie is interessant omdat het biedt een oplossing voor dit probleem, maar in plaats van het aanroepen van een overvloed van kleine meteoriet inslagen, de auteurs voorgesteld een enkele, gigantische botsing tussen de Aarde en een oude planeet.
De basis voor deze claim komt van een experiment waarin de onderzoekers probeerden na te bootsen de voorwaarden van dit effect in het lab. De studie betrokken hoge druk en temperatuur, experimenten, samen met computer simulaties gevoed met de informatie die verkregen wordt uit deze experimenten. Door deze vormgeving te werken, hebben de onderzoekers getracht om het bepalen van de grootte en chemische samenstelling van de invloed van de planeet om te zien hoe het reservoir van silicaten zou hebben vermengd met de Aarde, met de levering van de verschillende levens-essentiële onderdelen.
Een voorstelling van de vorming van een Mars-en kleinbedrijf planeet (links), en de hypothetische maan-het vormen van een botsing, met als resultaat een planeet bezaaid met volatiles (rechts). Afbeelding: Rajdeep Dasgupta
In 2016, Dasgupta co-auteur van een vergelijkbare papier waaruit blijkt hoe het bedrag, of fractionering van koolstof en zwavel in de silicaat van onze planeet zou kunnen worden verklaard door een gigantische botsing met een andere planeet. Het nieuwe experiment is anders in dat het onderzoek naar het lot van drie leven-essentieel vluchtige elementen—koolstof -, stikstof -, zwavel—in de nasleep van een vernietigende impact die twee jonge rotsachtige planeten, naast een schatting voor de grootte van de hypothetische botslichaam.
“Koolstof en zwavel, alleen helaas niet een oplossing bieden voor de oorsprong van volatiles op Aarde,” Dasgupta vertelde Gizmodo. Zonder stikstof, de Aarde koolstof en zwavel kon hebben komen uit primitieve meteorieten, legde hij uit, omdat de koolstof-to-zwavel ratio van de silicaat Aarde is vergelijkbaar met die in chondrites.
“Wat we zien in de huidige werk, is dat wanneer men bedenkt, koolstof, stikstof en zwavel samen, levering via een gigantische impact of fusie van de proto-Aarde met een Mars-en kleinbedrijf planeet is de meest waarschijnlijke oplossing,” zei hij.
Voor het simuleren van de voorwaarden van deze vermeende planetaire smashup, Dasgupta en zijn collega ‘ s verhit en onder druk gezet materialen dacht te bestaan in de Aarde tijdens zijn ontwikkelingsfase. Dit werd gedaan om te repliceren, ten minste in de microkosmos, de omstandigheden op Aarde op een diepte tussen de 40 en 120 kilometer (25 tot 75 km). Deze materialen, die opgenomen silicaten en een ijzer-nikkel legering, werden vervolgens gemengd met zwavel, koolstof en stikstof, die de chemische bijdrage van de embryonale Mars-en kleinbedrijf planeet. De onderzoekers voorzichtig keek naar het gedrag van deze materialen tijdens het afstellen van een aantal variabelen.
Resultaten toonden aan dat carbon was minder kans om een band met metalen ijzer, dat vermengd was met legeringen rijk aan stikstof en zwavel. Op hetzelfde moment, de stikstof onaangetast door zwavel.
“Wat ze hebben gevonden is dat, wanneer er veel zwavel in het systeem, het element koolstof zich anders gedraagt dan voor stikstof en gaan niet in de metalen [d.w.z. de gesimuleerde planet core] als gemakkelijk, en kan leiden tot een verhouding van deze elementen die overeenkomt met de modern-dag van de Aarde is de verhouding van deze elementen,” James Dag, een professor aan het Scripps Institution of Oceanography, die was niet betrokken bij het nieuwe onderzoek, vertelde Gizmodo.
De onderzoekers toonden ook aan dat vulkanisch glas op de Maan en bulk silicaat van de Aarde (de spullen rond de kern) hebben vergelijkbare isotopische handtekeningen, wat wijst op een gemeenschappelijke oorsprong. De meest waarschijnlijke verklaring is dat de onderzoekers betoogd, is een enorme schok met een Mars-en kleinbedrijf planeet, een aanrijding die niet alleen geleverd op de meeste van onze planeet, koolstof, stikstof en zwavel, maar ook de Maan.
“Onze studie uitdagingen van de bestaande modellen van vluchtige element levering methoden,” Dasgupta vertelde Gizmodo. “Het lost ook de langdurig probleem dat de vluchtige element ratio’ s van de oppervlaktelagen van de Aarde zijn duidelijk verschillend van de planeet-de vorming van bouwstenen die wij kennen als chondrites.”
Dag beschreef de nieuwe studie als “gedegen,” zeggen de auteurs zijn experts in experimenten te begrijpen planetaire processen”, die in zijn geest “, dat is waar dit papier is over.” Inderdaad, de studie was gebaseerd vrijwel uitsluitend op experimenteel bewijs en modelleren, waarbij de auteurs te maken van een aantal veronderstellingen. Als de Dag legde, bijvoorbeeld, de materialen die de Aarde geformeerd, kan het niet zijn absoluut identiek aan degene die gebruikt zijn in het onderzoek.
Volgens de nieuw papier, de “proto-Aarde silicaat shell—voordat hij in botsing met de Maan-de vorming van botslichaam, althans in dit scenario is arm aan koolstof, zwavel en stikstof,” zei Dag. In werkelijkheid echter, de “overvloed van deze elementen in de Aarde mantel voor de Maan-vormende invloed is onbekend,” zei hij. Ook het scenario voorgesteld door de onderzoekers “verschijnt om aan te nemen dat de zwavel-rijke metalen kern van de planetaire embryo valt in de kern van de Aarde, zonder ooit de interactie met het silicaat shell,” zei hij, eraan toevoegend dat “veel simulaties suggereren dat dit niet noodzakelijk het geval, dus dit kan te simpel.”
Als voor het vergelijken van de stikstof en waterstof in vulkanische glas naar de samenstelling van de Aarde, en dan het claimen van een gemeenschappelijke oorsprong, de Dag was ook niet overtuigd.
“In zichzelf, de pyroclastische bril van de Maan zijn ingewikkeld vulkanische rotsen en de oorzaak van waterstof en stikstof verrijking in deze monsters is nog steeds controversieel,” Dag vertelde Gizmodo. “Bovendien, in het koppelen van de Maan-het vormen van de impact met stikstof, koolstof en zwavel verrijking, verschillende studies hebben betoogd dat [bv. hier en hier] dat het Aarde-Maan vormen botslichaam kan zijn kleiner of groter dan een Mars-en kleinbedrijf lichaam, zonder in strijd te geochemische beperkingen.”
Uiteindelijk, de Dag zegt het nieuwe papier is nuttig voor het begrijpen van het gedrag van koolstof, zwavel en stikstof in de relatief kleine planetaire embryo maten, en kan ook belangrijk zijn voor het begrijpen van hoe deze volatiles gedragen binnen Mars.
“Meer van deze typen onderzoek zijn nodig om te begrijpen hoe deze elementen zich gedragen, vooral naar planeten met de massa van de Aarde,” zei Dag. “Echter, terwijl deze studie suggereert een Mars-en kleinbedrijf botslichaam, is het niet waarschijnlijk dat de ‘smoking gun’ voor hoe en wanneer volatiles werden geleverd om de Aarde, of van de grootte van het botslichaam de vorming van het Aarde-Maan systeem.”
Freaky Theorie Biedt een Volledig Nieuwe Verklaring van de Maan is van Oorsprong
Een favoriete bezigheid van astronomen is voor een debat over de oorsprong van de Aarde de Maan, maar ondanks tientallen jaren van…
Lees meer Lees
Meer bewijs zal worden vereist om te bewijzen dat de herkomst van de Aarde volatiles—en ook de aard van de Maan vorming. De gigantische impact hypothese, voor het eerst geïntroduceerd door de Canadese geoloog Reginald A. Daly terug in de jaren 1940, is een van de velen, en de discussie blijft bestaan.
Wanneer u wordt gevraagd om een overzicht van het papier zwakke punten, Dasgupta toe dat het werk werd “volledig gebaseerd op de geochemische gedrag van de elementen” die niet onder een “dynamics of fysische processen die zich in de planetaire aanwas en groei.” Vooruitblikkend, Dasgupta en zijn collega ‘ s zou willen doen, precies dit, het integreren van de nieuwe geochemische model met fysieke modellen.
In andere woorden, dit is nog niet voorbij.
[Wetenschap Vooruitgang]
Deel Dit Verhaal