Nieuw onderzoek heeft aangetoond dat een gigantische impact op Mars meer dan vier miljard jaar geleden de ongewone hoeveelheid "ijzerminnende" elementen in de Rode Planeet zou verklaren.

Planeten ontstaan ​​doordat kleine stofkorrels aan elkaar kleven en agglomereren met andere korrels, wat leidt tot grotere lichamen die 'planetesimals' worden genoemd. Deze planetesimalen blijven met elkaar in botsing komen en worden ofwel uit het zonnestelsel geworpen, opgeslokt door de zon, of een planeet vormen. Dit is niet het einde van het verhaal, omdat planeten materiaal blijven aangroeien nadat ze zich hebben gevormd. Dit proces staat bekend als late accretie, en het komt voor als overgebleven fragmenten van planeetvorming neerregenen op de jonge planeten.

Planetaire wetenschapper Ramon Brasser van het Tokyo Institute of Technology en geoloog Stephen Mojzsis van de University of Colorado, Boulder nam een ​​kolossale inslag onder de loep tijdens de late accretie van Mars die de ongebruikelijke hoeveelheid zeldzame metalen elementen in de mantel van Mars zou kunnen verklaren. dat is de laag onder de aardkorst. Hun onlangs gepubliceerde artikel, "Een kolossale inslag verrijkte de mantel van Mars met edele metalen, " verscheen in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven .

Als protoplaneten genoeg materiaal verzamelen, metalen zoals ijzer en nikkel beginnen te scheiden en zinken om de kern te vormen. Dit verklaart waarom de kern van de aarde voornamelijk uit ijzer bestaat, en er wordt verwacht dat elementen die zich gemakkelijk binden met ijzer ook voornamelijk in de kern zullen voorkomen. Voorbeelden van dergelijke 'ijzerhoudende' elementen, bekend als siderofielen, zijn goud, platina en iridium, om er een paar te noemen. Net als Mars, echter, er zijn meer siderofielen in de aardmantel dan zou worden verwacht door het proces van kernvorming.

"Experimenten met hoge druk geven aan dat deze metalen niet in de mantel zouden moeten zitten. Deze metalen houden er niet van om opgelost te worden in silicaat en in plaats daarvan zinken ze liever door de mantel in de kern van de aarde, Brasser vertelt Astrobiology Magazine. "Het feit dat we ze überhaupt hebben, betekent dat ze moeten zijn aangekomen nadat de kern en de mantel zijn gescheiden, toen het voor deze metalen veel moeilijker werd om de kern te bereiken."

Een artikel uit 2016 van Brasser en collega's toonde overtuigend aan dat een gigantische impact de beste verklaring is voor de hoge overvloed aan siderofiele elementen op aarde.

De hoeveelheid siderofielen die tijdens de late accretie worden verzameld, moet in verhouding staan ​​tot de 'zwaartekrachtdwarsdoorsnede' van de planeet. Deze dwarsdoorsnede is in feite het dradenkruis dat een botslichaam 'ziet' wanneer het een doelplaneet nadert. De zwaartekrachtdwarsdoorsnede reikt verder dan de planeet zelf, omdat de zwaartekracht van de wereld een object ernaartoe zal leiden, zelfs als het object zich niet op een directe ramkoers bevond. Dit proces wordt zwaartekrachtfocussering genoemd.

Het eerdere artikel toonde aan dat de aarde meer siderofielen in de mantel heeft dan zou moeten, zelfs volgens de zwaartekracht dwarsdoorsnede theorie. De wetenschappers verklaarden dit door aan te tonen dat een impact van een maanlichaam op de aarde (naast de gebeurtenis die de maan heeft gevormd) de mantel zou hebben verrijkt met voldoende siderofielen om de huidige waarde te verklaren.

Een vroege gigantische impact

Analyse van Mars-meteorieten laat zien dat Mars nog eens 0,8 massaprocent (gewichtsprocent, of gew.%) materiaal via late aanwas. In de nieuwe krant Brasser en Mojzsis laten zien dat voor Mars om zijn massa met ongeveer 0,8 gew.% te hebben gewijzigd in een enkele impactgebeurtenis, er minimaal 1 lichaam nodig was. 200 kilometer doorsnee.

Ze stellen verder dat een dergelijke impact ergens tussen 4,5 en 4,4 miljard jaar geleden had moeten plaatsvinden. Studies van zirkoonkristallen in oude Marsmeteorieten kunnen worden gebruikt om de vorming van de Marskorst te dateren tot vóór 4,4 miljard jaar geleden. Als zodanig, een gigantische inslag zou het smelten van de aardkorst op grote schaal moeten hebben veroorzaakt en zo'n catastrofale gebeurtenis moet hebben plaatsgevonden vóór het bewijs voor de oudste korst. Als de impact zo vroeg in de geschiedenis van de planeet heeft plaatsgevonden als 4,5 miljard jaar geleden, dan hadden de siderofielen tijdens de kernvorming moeten worden verwijderd. Deze geschiedenis biedt stevige boekensteunbeperkingen voor wanneer de impact plaatsvond.

Het begrijpen van late accretie is niet alleen belangrijk voor het verklaren van de siderofiele overvloed, maar ook om een ​​bovengrens te stellen aan de leeftijd van de biosfeer van de aarde.

"Tijdens elke impact, een klein stukje van de aardkorst is plaatselijk gesmolten, " zegt Brasser. "Als de aanwas erg intens is, bijna de hele aardkorst is gesmolten. Naarmate de accretie-intensiteit afneemt, de hoeveelheid korst smelten neemt ook af. We stellen dat de vroegste tijd dat je een biosfeer zou kunnen vormen, is wanneer de aanwas laag genoeg is, zodat minder dan 50 procent van de korst op een bepaald moment gesmolten is."

Het oppervlak van Mars heeft ook een ongewone tweedeling, wat kan worden verklaard door een gigantische impact. Het zuidelijk halfrond bestaat als een oud kraterachtig terrein, en het noordelijk halfrond lijkt jonger en gladder en werd beïnvloed door uitgebreid vulkanisme. Een gigantische inslag kan ook de Marsmanen hebben gecreëerd, Deimos en Phobos, hoewel een alternatieve theorie is dat de zeer poreuze Phobos een gevangen asteroïde zou kunnen zijn.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NASA's Astrobiology Magazine. Verken de aarde en daarbuiten op www.astrobio.net.