Wetenschappers suggereren in een nieuwe studie het bestaan ​​van een planetair object genaamd een "synestia, " een enorme, draaien, donutvormige massa van hete, verdampte rots, gevormd als objecten ter grootte van een planeet tegen elkaar botsen.

Op een bepaald moment vroeg in zijn geschiedenis, De aarde was waarschijnlijk een synestie, zei Sarah Stewart, een planetaire wetenschapper aan de University of California Davis en co-auteur van de nieuwe studie in de Tijdschrift voor Geofysisch Onderzoek : Planeten , een tijdschrift van de American Geophysical Union.

Stewart en Simon Lock, een afgestudeerde student aan de Harvard University in Cambridge, Massachusetts en hoofdauteur van de nieuwe studie, ontdek hoe planeten kunnen ontstaan ​​uit een reeks gigantische inslagen. De huidige theorieën over planeetvorming houden in dat rotsachtige planeten zoals de aarde, Mars en Venus ontstonden vroeg in het zonnestelsel toen kleinere objecten tegen elkaar botsten.

Deze botsingen waren zo hevig dat de resulterende lichamen smolten en gedeeltelijk verdampten, uiteindelijk afkoelen en stollen tot de bijna bolvormige planeten die we tegenwoordig kennen.

Lock en Stewart zijn vooral geïnteresseerd in botsingen tussen draaiende objecten. Een roterend object heeft een impulsmoment, die bij een aanrijding behouden moet blijven. Denk aan een schaatser die op ijs tolt:als ze haar armen uitstrekt, ze vertraagt ​​haar draaisnelheid. Om sneller te draaien, ze houdt haar armen dicht bij haar, maar haar impulsmoment blijft constant.

Beschouw nu twee schaatsers die op ijs draaien:als ze elkaar vastgrijpen, het impulsmoment van elke schaatser wordt bij elkaar opgeteld, zodat hun totale impulsmoment hetzelfde blijft.

In de nieuwe studie Lock en Stewart hebben gemodelleerd wat er gebeurt als de "schaatsers" aardachtige rotsachtige planeten zijn die botsen met andere grote objecten met zowel een hoge energie als een hoog impulsmoment.

"We hebben gekeken naar de statistieken van gigantische inslagen, en we ontdekten dat ze een volledig nieuwe structuur kunnen vormen, ' zei Stewart.

Lock en Stewart ontdekten dat over een reeks van hoge temperaturen en hoge hoekmomenten, lichamen ter grootte van een planeet zouden een nieuwe, veel grotere structuur, een ingesprongen schijf die lijkt op een rode bloedcel of een donut met het midden ingevuld. Het object is meestal verdampt gesteente, zonder vast of vloeibaar oppervlak.

Ze hebben het nieuwe object een "synestia, " van "syn-, " "samen" en "Estia, " Griekse godin van architectuur en structuren.

De sleutel tot synestievorming is dat een deel van het materiaal van de structuur in een baan om de aarde gaat. In een draaiende, stevige bol, elk punt van de kern naar het oppervlak roteert met dezelfde snelheid. Maar met een gigantische impact, het materiaal van de planeet kan gesmolten of gasvormig worden en in volume uitzetten. Als het groot genoeg wordt en snel genoeg beweegt, delen van het object passeren de snelheid die nodig is om een ​​satelliet in een baan om de aarde te houden, en dan vormt het een enorme, schijfvormige synestie, volgens de nieuwe studie.

Eerdere theorieën hadden gesuggereerd dat gigantische inslagen ervoor zouden kunnen zorgen dat planeten een schijf van vast of gesmolten materiaal rond de planeet vormen. Maar voor dezelfde massa van de planeet, een synestia zou veel groter zijn dan een vaste planeet met een schijf.

De meeste planeten ervaren waarschijnlijk botsingen die op een bepaald moment tijdens hun vorming een synestie kunnen vormen, zei Stewart. Voor een object als de aarde, de synestia zou niet erg lang duren - misschien honderd jaar - voordat het genoeg warmte verloor om terug te condenseren tot een vast object. Maar synestia gevormd door grotere of hetere objecten zoals gasreuzen of sterren zou mogelijk veel langer kunnen duren, ze zei.

De synestia-structuur suggereert ook nieuwe manieren om na te denken over maanvorming. De maan lijkt qua compositie opmerkelijk veel op de aarde, en de meeste huidige theorieën over hoe de maan is gevormd, hebben betrekking op een gigantische impact die materiaal in een baan om de aarde wierp. Maar zo'n impact had in plaats daarvan een synestie kunnen vormen waaruit de aarde en de maan beide condenseerden, zei Stewart.

Niemand heeft tot nu toe direct een synestie waargenomen, maar ze kunnen worden gevonden in andere zonnestelsels zodra astronomen ze gaan zoeken naast rotsachtige planeten en gasreuzen, ze zei.