Пізні зіткнення визначили еволюцію земних планет

Науковий огляд, підготовлений Південно-Західним науково-дослідним інститутом спільно з Єльським університетом, показує вирішальну роль пізньої акреції та великих зіткнень у формуванні земних планет.

Команда під керівництвом SwRI порівняла ранню історію зіткнень Венери і Землі, визначивши, що Венера пережила більш енергійні зіткнення, які створили перегріте ядро. Моделі показують, що ці умови могли спричинити тривалий вулканізм і молодшу поверхню Венери. Фото: Південно-західний науково-дослідний інститут

Формування планет земної групи почалося в протопланетному диску, де уламки пилу та каміння поступово зливалися у більші тіла. Протопланети, включно із Землею, зростали завдяки численним зіткненням, а останній етап — пізня акреція — відповідав за близько 1% приросту маси. Саме цей етап, за словами Сімони Марчі, “непропорційно вплинув на довгострокову еволюцію Землі та інших планет земної групи”.

Зіткнення визначали не лише будову планет, але й їхню атмосферу. Імпактори могли як зруйнувати наявну оболонку, так і збагатити її леткими речовинами, включно з водою та вуглецем. Це мало ключове значення для розвитку планетарних середовищ і, потенційно, для появи життя. “Доля матеріалу імпактора має вирішальне значення для розуміння фізичної і хімічної еволюції тіла-мішені”, — наголошує Марчі.

Науковці відзначають, що пізні зіткнення по-різному вплинули на всі чотири планети земної групи. Земля отримала тектонічну активність і збереження води. Венера через високошвидкісний удар зазнала перегрівання ядра і довготривалого вулканізму. Марс після низькошвидкісного імпакту набув асиметрії між півкулями. А Меркурій, ймовірно, втратив частину силікатної оболонки, що пояснює його аномально велику металеву частину.

У новій статті під керівництвом Світового інституту досліджень висвітлюється науковий прогрес, досягнутий у розумінні еволюції земних планет, в тому числі вплив пізніх великих ударів на попередні режими тектоніки. Наприклад, Земля пережила перехідну субдукцію, коли одна тектонічна плита ковзає під іншою. Оскільки поверхня Венери вкрита однією плитою, високошвидкісний удар призвів до перегрітого ядра і довготривалого вулканізму. На Марсі великий низькошвидкісний удар сприяв зміні форми його півкуль. Зіткнення також глибоко модифікують атмосферу планет, в тому числі усуваючи або доповнюючи існуючі гази. Зображення: Південно-Західний науково-дослідний інститут

Ці події безпосередньо пов’язані з придатністю планет до життя. “Придатність скелястої планети для життя залежить від природи її атмосфери, яка пов’язана з тектонікою плит і виходом газів з мантії”, підкреслює Марчі. Отже, у пошуку землеподібних екзопланет важливо враховувати не лише масу та положення у зоні життя, а й їхню історію зіткнень.

Нині вчені комбінують геохімічні дані, моделювання та аналіз місячної поверхні для відтворення масштабів давніх бомбардувань. Проте геологічна активність планет часто стирає частину доказів, що ускладнює реконструкцію минулого. Незважаючи на це, накопичені знання свідчать: зіткнення були й залишаються одним із ключових факторів еволюції планет та їхньої потенційної придатності до життя.