Superficie lunare. Credito immagine: LPI Clicca per ingrandire
L'Università dell'Arizona e gli scienziati giapponesi sono convinti che le prove alla fine risolvano decenni di discussioni su quali oggetti hanno bombardato il primo sistema solare interno in un cataclisma 3,9 miliardi di anni fa.
Gli antichi asteroidi della cintura principale di dimensioni identiche agli attuali asteroidi nella cintura di Marte-Giove - non comete - martellarono i pianeti rocciosi interni in una catastrofe unica che durò per un batter d'occhio del tempo geologico, ovunque da 20 milioni a 150 milioni di anni, essi rapporto nel numero del 16 settembre di Science.
Tuttavia, gli oggetti che hanno colpito il nostro sistema solare interno dopo la fine del cosiddetto bombardamento tardivo pesante sono una popolazione nettamente diversa, secondo il professor emerito Robert Strom e colleghi di UA nell'articolo, "L'origine degli impattori planetari nel sistema solare interno" “.
Dopo la fine del periodo del bombardamento tardivo pesante o del cataclisma lunare, gli asteroidi per lo più vicino alla Terra (NEA) hanno disseminato la regione terrestre.
Strom ha studiato le dimensioni e la distribuzione dei crateri attraverso le superfici del sistema solare negli ultimi 35 anni. Sospetta da tempo che due diverse popolazioni di proiettili siano state responsabili della craterizzazione delle superfici interne del sistema solare. Ma ci sono stati troppo pochi dati per dimostrarlo.
Ora i sondaggi sugli asteroidi condotti dallo Spacewatch di UA, dallo Sloan Digital Sky Survey, dal telescopio giapponese Subaru e simili hanno raccolto dati abbastanza completi sugli asteroidi fino a quelli con diametro inferiore a un chilometro. Improvvisamente è diventato possibile confrontare le dimensioni degli asteroidi con le dimensioni dei proiettili che hanno fatto esplodere i crateri in superfici da Marte verso l'interno a Mercurio.
"Quando abbiamo derivato le dimensioni del proiettile dal record di crilling usando leggi di ridimensionamento, le dimensioni del proiettile antiche e più recenti corrispondevano alle popolazioni di asteroidi antichi e più giovani," ha detto Strom. "È una scelta sorprendente."
"Una cosa che dice è che l'attuale distribuzione dimensionale degli asteroidi nella fascia degli asteroidi è stata stabilita almeno fino a 4 miliardi di anni fa", ha detto lo scienziato planetario UA Renu Malhotra, coautore del documento Science . "Un'altra cosa che dice è che il meccanismo che ha causato il bombardamento tardivo pesante è stato un evento gravitazionale che ha spazzato via gli oggetti dalla cintura di asteroidi indipendentemente dalle dimensioni."
Malhotra ha scoperto in ricerche precedenti cosa doveva essere stato questo meccanismo. Verso la fine della loro formazione, Giove e gli altri pianeti giganti del gas esterno spazzarono via i detriti planetari nel sistema solare, nella regione della Cintura di Kuiper. Nel ripulire polvere e pezzi rimanenti dalla formazione del pianeta del sistema solare esterno, Giove, in particolare, perse energia orbitale e si spostò verso l'interno, più vicino al sole. Quella migrazione ha notevolmente migliorato l'influenza gravitazionale di Giove sulla cintura degli asteroidi, lanciando asteroidi indipendentemente dalle dimensioni verso il sistema solare interno.
La prova che i principali asteroidi della cintura hanno colpito il primo sistema solare interno conferma un'analisi cosmochimica precedentemente pubblicata dallo scienziato planetario UA David David Kring e colleghi.
"La distribuzione dimensionale dei crateri da impatto negli antichi altopiani della luna e di Marte è un test completamente indipendente del cataclisma del sistema solare interno e conferma la nostra prova cosmochimica di una fonte di asteroidi", ha detto Kring, coautore del documento Science .
Kring faceva parte di una squadra che in precedenza aveva usato una tecnica di datazione argon-argon per analizzare l'impatto della fusione di meteoriti lunari - rocce espulse a caso dalla superficie della luna e che sbarcavano sulla Terra dopo circa un milione di anni nello spazio. Hanno scoperto dai tempi dei "clasti", o frammenti di roccia fusa, nei meteoriti breccia che tutta la luna fu bombardata 3,9 miliardi di anni fa, un vero cataclisma lunare globale. L'analisi del campione lunare di Apollo ha affermato che gli asteroidi rappresentano almeno l'80% degli impatti lunari.
Le comete hanno avuto un ruolo relativamente minore negli impatti del sistema solare interno, Strom, Malhotra e Kring concludono anche dal loro lavoro. Contrariamente alla credenza popolare, probabilmente non più del 10 percento dell'acqua della Terra proviene da comete, ha detto Strom.
Dopo il bombardamento tardivo pesante, le superfici terrestri sono state così completamente modificate che nessuna superficie più vecchia di 3,9 miliardi di anni può essere datata usando il record di craterizzazione. Rocce e minerali più vecchi si trovano sulla luna e sulla Terra, ma sono frammenti di superfici più vecchie che sono state distrutte da impatti, i ricercatori hanno detto.
Strom ha affermato che se la Terra avesse oceani tra 4,4 miliardi e 4 miliardi di anni fa, come suggeriscono altre prove geologiche, quegli oceani devono essere stati vaporizzati dagli impatti degli asteroidi durante il cataclisma.
Kring ha anche sviluppato un'ipotesi che suggerisce che gli eventi di impatto durante il bombardamento tardivo pesante hanno generato vasti sistemi idrotermici sotterranei che erano fondamentali per lo sviluppo iniziale della vita. Ha stimato che il cataclisma del sistema solare interno ha prodotto oltre 20.000 crateri tra 10 chilometri e 1.000 chilometri di diametro sulla Terra.
La dinamica di craterizzazione del sistema solare interno è cambiata radicalmente dopo il bombardamento tardivo pesante. Da quel momento in poi, il record di cratere dell'impatto riflette che la maggior parte degli oggetti che colpiscono le superfici del sistema solare interno sono asteroidi vicini alla Terra, asteroidi più piccoli della cintura principale che vengono spinti in orbite di attraversamento terrestre da un fenomeno selettivo per dimensione chiamato Effetto Yarkovsky.
L'effetto ha a che fare con il modo in cui gli asteroidi assorbono e irradiano in modo irregolare l'energia del sole. Nel corso di decine di milioni di anni, l'effetto è abbastanza grande da spingere gli asteroidi di dimensioni inferiori a 20 chilometri nelle risonanze o lacune gioviali che li portano alle orbite di attraversamento terrestre. Più piccolo è l'asteroide, più è influenzato dall'effetto Yarkovsky.
I geologi planetari hanno provato a contare i crateri e la loro distribuzione dimensionale per ottenere età assolute per le superfici dei pianeti e delle lune.
"Ma fino a quando non abbiamo conosciuto l'origine dei proiettili, ci sono state così tante incertezze che ho pensato che potesse portare a un errore enorme", ha detto Strom. "E ora so di avere ragione. Ad esempio, le persone hanno basato la storia geologica di Marte sul record di crateri dei bombardamenti pesanti, ed è sbagliato perché usano solo una curva di craterizzazione, non due ".
I tentativi di datare i corpi del sistema solare esterno usando il record di craterizzazione del sistema solare interno sono completamente sbagliati, ha detto Strom. Ma dovrebbe essere possibile datare in modo più accurato le superfici interne del sistema solare una volta che i ricercatori hanno determinato il tasso di craterizzazione dal bombardamento di asteroidi vicino alla Terra, ha aggiunto.
Gli autori dell'articolo scientifico sono Strom, Malhotra e Kring del Lunar and Planetary Laboratory dell'Università dell'Arizona, e Takashi Ito e Fumi Yoshida del National Astronomical Observatory, Tokyo, Giappone.
Fonte originale: UA News Release
