Maan oppervlakte. Afbeelding tegoed: LPI Klik om te vergroten
De Universiteit van Arizona en Japanse wetenschappers zijn ervan overtuigd dat bewijs eindelijk decennia-lange argumenten oproept over welke objecten het vroege innerlijke zonnestelsel 3,9 miljard jaar geleden bombardeerden in een catastrofe.
Oude asteroïden van de hoofdgordel die qua grootte identiek zijn aan de huidige asteroïden in de gordel Mars-Jupiter - geen kometen - sloegen de binnenste rotsachtige planeten in een unieke catastrofe die een flits van geologische tijd duurde, overal van 20 miljoen tot 150 miljoen jaar, ze rapport in het nummer van Science van 16 september.
Echter, de objecten die ons innerlijke zonnestelsel hebben beschadigd na het einde van het zogenaamde Late Heavy Bombardement zijn een duidelijk andere populatie, rapporteren UA Professor Emeritus Robert Strom en collega's in het artikel, “The Origin of Planetary Impactors in the Inner Solar System”. . '
Nadat de Late Heavy Bombardment of Lunar Cataclysm-periode was geëindigd, hebben voornamelijk asteroïden in de buurt van de aarde het aardse gebied gepeperd.
Strom heeft de afgelopen 35 jaar de grootte en distributie van kraters over zonnestelseloppervlakken bestudeerd. Hij vermoedde al lang dat twee verschillende projectielpopulaties verantwoordelijk waren voor het krateren van de binnenoppervlakken van het zonnestelsel. Maar er zijn te weinig gegevens om het te bewijzen.
Nu hebben asteroïde-onderzoeken uitgevoerd door UA's Spacewatch, de Sloan Digital Sky Survey, de Japanse Subaru-telescoop en dergelijke redelijk volledige gegevens verzameld over asteroïden tot die met diameters van minder dan een kilometer. Plots is het mogelijk geworden om de afmetingen van asteroïden te vergelijken met de afmetingen van projectielen die kraters in oppervlakken van Mars naar binnen tot Mercurius hebben geblazen.
"Toen we de projectielafmetingen van het kraterverslag gebruikten met behulp van schaalwetten, kwamen de oude en recentere projectielafmetingen overeen met de oude en jongere asteroïdenpopulaties," zei Strom. "Het is een verbazingwekkende pasvorm."
"Een ding dat zegt, is dat de huidige grootteverdeling van asteroïden in de asteroïdengordel minstens 4 miljard jaar geleden werd vastgesteld," zei UA-planetair wetenschapper Renu Malhotra, een co-auteur van de Science paper, . "Een ander ding dat het zegt, is dat het mechanisme dat het late zware bombardement veroorzaakte, een zwaartekrachtsgebeurtenis was die objecten uit de asteroïdengordel veegde, ongeacht de grootte."
Malhotra ontdekte in eerder onderzoek wat dit mechanisme moet zijn geweest. Tegen het einde van hun vorming veegden Jupiter en de andere buitenste gasreuzenplaneten planetair puin verder naar buiten in het zonnestelsel, het Kuipergordelgebied. Bij het opruimen van stof en restjes van de planeetformatie van het buitenste zonnestelsel verloor vooral Jupiter de orbitale energie en bewoog zich naar binnen, dichter bij de zon. Die migratie verbeterde de zwaartekrachtinvloed van Jupiter op de asteroïdengordel enorm en gooide asteroïden ongeacht de grootte naar het binnenste zonnestelsel.
Bewijs dat asteroïden van de hoofdgordel het vroege binnenste zonnestelsel hebben getroffen, bevestigt een eerder gepubliceerde kosmochemische analyse door UA-planetair wetenschapper David A. Kring en collega's.
"De grootteverdeling van inslagkraters in de oude hooglanden van de maan en Mars is een volledig onafhankelijke test van de catastrofe van het binnenste zonnestelsel en bevestigt ons kosmochemische bewijs van een asteroïde bron," zei Kring, een co-auteur van het Science-artikel, .
Kring maakte deel uit van een team dat eerder een argon-argon-dateringstechniek gebruikte bij het analyseren van impact-melt-leeftijden van maanmeteorieten - rotsen die willekeurig uit het maanoppervlak werden uitgestoten en die na een miljoen of zo jaar in de ruimte op de aarde landden. Ze ontdekten in de breccia-meteorieten uit de tijd van de “clasts” of gesmolten gesteente-fragmenten dat de hele maan 3,9 miljard jaar geleden werd gebombardeerd, een echte wereldwijde maanramp. De Apollo-maanmonsteranalyse zei dat asteroïden ten minste 80 procent van de maaninslagen vertegenwoordigen.
Kometen hebben een relatief ondergeschikte rol gespeeld bij de impact van het innerlijke zonnestelsel, concluderen Strom, Malhotra en Kring ook uit hun werk. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is waarschijnlijk niet meer dan 10 procent van het aardwater afkomstig van kometen, zei Strom.
Na het laat-zware bombardement waren terrestrische oppervlakken zo volledig veranderd dat geen oppervlak ouder dan 3,9 miljard jaar kan worden gedateerd met behulp van het kraterverslag. Oudere rotsen en mineralen worden gevonden op de maan en de aarde, maar het zijn fragmenten van oudere oppervlakken die door inslagen zijn verbroken, aldus de onderzoekers.
Strom zei dat als de aarde oceanen had tussen 4,4 miljard en 4 miljard jaar geleden, zoals ander geologisch bewijs suggereert, die oceanen verdampt moesten zijn door de asteroïde-inslagen tijdens de ramp.
Kring heeft ook een hypothese ontwikkeld die suggereert dat de impactgebeurtenissen tijdens Late Heavy Bombardment enorme ondergrondse hydrothermale systemen hebben gegenereerd die cruciaal waren voor de vroege ontwikkeling van het leven. Hij schatte dat de catastrofe van het binnenste zonnestelsel meer dan 20.000 kraters produceerde met een diameter van 10 tot 1.000 kilometer op aarde.
De kraterdynamiek van het innerlijke zonnestelsel veranderde dramatisch na het late zware bombardement. Vanaf dat moment weerspiegelt het inslagkratingsrecord dat de meeste objecten die de binnenoppervlakken van het zonnestelsel raken, asteroïden in de buurt van de aarde zijn geweest, kleinere asteroïden van de hoofdgordel die door een grootteselectief fenomeen, het Yarkovsky-effect, in terrestrische banen worden geduwd.
Het effect heeft te maken met de manier waarop asteroïden de zonne-energie ongelijkmatig absorberen en opnieuw uitstralen. In tientallen miljoenen jaren is het effect groot genoeg om asteroïden die kleiner zijn dan 20 kilometer de joviaanse resonanties of hiaten in te drukken die ze naar terrestrische banen brengen. Hoe kleiner de asteroïde, hoe meer deze wordt beïnvloed door het Yarkovsky-effect.
Planetaire geologen hebben geprobeerd kraters en hun grootteverdeling te tellen om absolute leeftijden te krijgen voor oppervlakken op de planeten en manen.
'Maar totdat we de oorsprong van de projectielen kenden, was er zoveel onzekerheid dat ik dacht dat het tot een enorme fout zou kunnen leiden', zei Strom. "En nu weet ik dat ik gelijk heb. Mensen hebben bijvoorbeeld de geologische geschiedenis van Mars gebaseerd op het record van zware bombardementen, en het is verkeerd omdat ze maar één kratercurve gebruiken, niet twee. '
Pogingen om buitenste zonnestelsellichamen te dateren met behulp van het binnenste kraterverslag van het zonnestelsel is volkomen verkeerd, zei Strom. Maar het zou mogelijk moeten zijn om nauwkeurigere oppervlakken van het binnenste zonnestelsel te dateren zodra onderzoekers de kratersnelheid van het bijna-aardse asteroïdebombardement bepalen, voegde hij eraan toe.
De auteurs van het Science-artikel zijn Strom, Malhotra en Kring van het Lunar and Planetary Laboratory van de Universiteit van Arizona, en Takashi Ito en Fumi Yoshida van het National Astronomical Observatory, Tokyo, Japan.
Oorspronkelijke bron: UA News Release
