Potężna kolizja może tłumaczyć wiele tajemnic Marsa

Źródło: University of Colorado w Boulder

Pochodzenie i natura Marsa stanowią tajemnicę. Czerwona Planeta charakteryzuje się geologicznie różnymi półkulami: na północ mamy stosunkowo gładkie równiny nizinne, a na południu silnie usiane kraterami wyżyny. Wokół planety krążą także dwa małe, wydłużone księżyce o nieregularnym kształcie.

W ramach najnowszych badań prowadzonych przez prof. Stephena Mojzsisa z University of Colorado stworzono potencjalnie możliwe wytłumaczenie tych wszystkich cech: kolosalne zderzenie z dużą planetoidą, do którego miałoby dojść na wczesnym etapie historii Układu Słonecznego. Taka planetoida – o rozmiarach Ceres, największego obiektu Pasa Planetoid – uderzyła w Marsa, oderwała od niego spory obszar półkuli północnej i pozostawiła po sobie sporo metali we wnętrzu planety. W wyniku zderzenia wokół planety powstał pierścień skalistych odłamków, które w międzyczasie mogły się połączyć ze sobą, tworząc Fobosa i Deimosa – obydwa księżyce o nieregularnym kształcie.

Artykuł naukowy opisujący powyższy scenariusz został opublikowany w periodyku Geophysical Research Letters.

„Wykazaliśmy w tym artykule – na podstawie dynamiki i geochemii – że możemy wytłumaczyć te trzy unikalne cechy Marsa”, mówi Mojzsis, profesor Wydziału Nauk Geologicznych na CU Boulder.

Astronomowie od dawna zainteresowani byli tymi trzema cechami marsa. Ponad 30 lat temu naukowcy zaproponowali teorię mówiącą o uderzeniu w planetę dużej planetoidy jako wytłumaczenie różnicy wysokości między półkulą północną a południową. Teoria ta znana jest jako hipoteza jednego uderzenia. Inni naukowcy sugerowali, że erozja, tektonika płyt czy dawne oceany mogły odpowiadać za charakterystyczny krajobraz Czerwonej Planety. Wsparcie dla hipotezy jednego uderzenia rośnie jednak w ostatnich latach wraz z kolejnymi symulacjami zderzenia z planetoidą.

Mojzsis zauważył, że badając zawartość metali wewnątrz Marsa być może będzie w stanie lepiej zrozumieć jego tajemnice. W tym celu rozpoczął współpracę z Ramonem Brasserem, astronomem w Earth-Life Science Institute z Tokyo Institute of Technology w Japonii.

Badacze przeanalizowali próbki pochodzące z meteorytów marsjańskich i uświadomili sobie, że obfitość metali rzadkich – takich jak platyna, osm czy iryd – w płaszczu planety wymaga wytłumaczenia. Takie pierwiastki zazwyczaj znajduje się w metalicznych jądrach planet skalistych, a ich obecność wskazuje na to, że we wczesnej historii Marsa jego powierzchnia często bombardowana była przez planetoidy. Modelując w jaki sposób duży obiekt, taki jak planetoida, pozostawiłby tak dużo pierwiastków, Mojzsis i Brasser przeanalizował prawdopodobieństwo z jakim kolosalne zderzenie może odpowiadać za aktualny poziom obfitości metali na Marsie.

Globalna mapa topograficzna Marsa w fałszywych kolorach wykonana przez Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA). Rozdzielczość przestrzenna to 15 km na równiku i mniej na wyższych szerokościach. Rysunek przedstawia cechy topografii związane z wynoszeniem na powierzchnię nizin północnej półkuli w pobliżu basen impaktowego Utopia. Źródło: MOLA Science Team

Naukowcy najpierw oszacowali ilość tych pierwiastków w meteorytach marsjańskich dochodząc do wniosku, że metale odpowiadają za 0,8 procenta masy Marsa. Następnie wykorzystali symulacje uderzeń różnych planetoid różniących się rozmiarami, aby sprawdzić jakiego rozmiaru planetoidy zebrały tyle metali w tempie oczekiwanym we wczesnej historii Układu Słonecznego.

Bazując na swojej analizie, ilość metali w Marsie najlepiej tłumaczy masywne zderzenie, do którego doszło 4,43 mld lat temu, a po którym dochodziło jeszcze wiele innych, mniejszych zderzeń. Aby na Marsa dostarczyć tyle pierwiastków, planetoida musiałaby mieć co najmniej 1200 kilometrów średnicy. Uderzenie tak dużego obiektu znacząco zmieniłoby skorupę Marsa prowadząc do powstania dwóch różnych od siebie półkul.

Faktycznie, jak zauważa Mojzsis, skorupa Marsa na półkuli północnej wydaje się nieco młodsza od południowych wyżyn, co zgadzałoby się z ich wynikami.

„Zaskakujące jednak jak dobrze pasują one do naszej wiedzy o dynamice formowania się planet”, mówi Mojzsis opisując teoretyczne zderzenie.

Naukowcy oczekują ponadto, że tak duże zderzenie mogłoby spowodować powstanie pierścienia materii wokół Marsa, z którego z czasem mogłyby powstać Fobos i Deimos; to z kolei tłumaczyłoby dlaczego oba księżyce wydają się być zbudowane z mieszanki materii pochodzącej z Marsa z materią nie-marsjańską.

W przyszłości Mojzsis planuje wykorzystać należącą do CU Boulder kolekcję meteorytów marsjańskich w celu lepszego zrozumienia mineralogii tej planety. Tak duże zderzenie powinno początkowo doprowadzić do powstania koncentracji materii z planetoidy na powierzchni Marsa. Z czasem mogła się ona zmieszać z pierwotną materią Marsa. Przyglądając się meteorytom marsjańskim z różnych okresów Mojzsis może sprawdzić cz istnieją dowody na taki długotrwały proces mieszania.

Źródło: UC Boulder

  • Olek Augustyn

    Już wiele tysięcy lat temu katastrofę marsjańską szczegółowo opisali Sumerowie. Między Marsem, a Jowiszem znajdowała się jeszcze jedna planeta. Oberwała ona ciałem kosmicznym spoza Układu Słonecznego i rozpadła się na wiele fragmentów, z których spora część zbombardowała Marsa, który w ten sposób został pozbawiony wody i atmosfery. Jeden z fragmentów zniszczonej planety został przechwycony przez Ziemię i stał się jej satelitą.
    A naukowcy ciągle to dopiero odkrywają (tym, że naukowcy podejrzewają, iż Księżyc został przez Ziemię przechwycony podniecano się w ubiegłym roku…)

    • Maciej Pawłowski

      Pozostałością tej planety (jądrem) jest dzisiejsza Wenus, a Księżyc nie jest częścią rozbitej planety, lecz jej dawnym satelitą. Być może też Ziemia i Mars zamieniły się kolejnością w naszym Układzie Słonecznym. To by wiele wyjaśniało – tylko jak wytłumaczyć podobny skład Ziemii i Księżyca? Słyszałem tą teorię – nie odrzucam jej, ale jest jeszcze wiele wątpliwości. Inna sprawa, że Sumerom można wierzyć, gdyż wiele z rzeczy, które opisali, dzisiejsza nauka już potwierdziła, więc dlaczego akurat mieliby pisać nieprawdę w kwestii Marsa? Zagadką też pewnie pozostanie na zawsze – skąd Oni tyle wiedzieli? Nawet jak to wszystko jest bajką – to jest to piękna bajka:)