De oorsprong en aard van Mars is mysterieus. Het heeft geologisch verschillende hemisferen, met gladde laaglanden in het noorden en met kraters, hooggelegen terrein in het zuiden. De rode planeet heeft ook twee kleine vreemd gevormde langwerpige manen en een samenstelling die hem onderscheidt van die van de aarde.

Nieuw onderzoek door Stephen Mojzsis, hoogleraar Boulder aan de Universiteit van Colorado, schetst een waarschijnlijke oorzaak voor deze mysterieuze kenmerken van Mars:een kolossale inslag met een grote asteroïde in het begin van de geschiedenis van de planeet. Deze asteroïde - ongeveer zo groot als Ceres, een van de grootste asteroïden in het zonnestelsel - ingeslagen op Mars, scheurde een stuk van het noordelijk halfrond af en liet een erfenis van metalen elementen achter in het binnenste van de planeet. De crash creëerde ook een ring van rotsachtig puin rond Mars die later mogelijk is samengeklonterd om zijn manen te vormen, Phobos en Deimos.

De studie verscheen online in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven , een publicatie van de American Geophysical Union, in juni.

"We hebben in dit artikel laten zien - dat we uit dynamiek en uit geochemie - dat we deze drie unieke kenmerken van Mars konden verklaren, " zei Mojzsis, een professor in de afdeling Geologische Wetenschappen van CU Boulder. "Deze oplossing is elegant, in die zin dat het drie interessante en onopgeloste problemen oplost over hoe Mars is ontstaan."

Astronomen hebben zich lang afgevraagd over deze kenmerken. Meer dan 30 jaar geleden, wetenschappers stelden een grote asteroïde-inslag voor om de ongelijksoortige verhogingen van de noordelijke en zuidelijke hemisferen van Mars te verklaren; de theorie werd bekend als de "single impact hypothese." Andere wetenschappers hebben gesuggereerd dat erosie, platentektoniek of oude oceanen zouden de verschillende landschappen hebben gebeeldhouwd. De steun voor de single-impact-hypothese is de afgelopen jaren gegroeid, ondersteund door computersimulaties van gigantische inslagen.

Mojzsis dacht dat door het bestuderen van de inventaris van metalen elementen van Mars, hij zou de mysteries ervan misschien beter kunnen begrijpen. Hij werkte samen met Ramon Brasser, een astronoom aan het Earth-Life Science Institute van het Tokyo Institute of Technology in Japan, in te graven.

Het team bestudeerde monsters van meteorieten op Mars en realiseerde zich dat een overvloed aan zeldzame metalen, zoals platina, osmium en iridium - in de mantel van de planeet vereisten een verklaring. Dergelijke elementen worden normaal gesproken gevangen in de metalen kernen van rotsachtige werelden, en hun bestaan ​​liet doorschemeren dat Mars gedurende zijn vroege geschiedenis door asteroïden was bekogeld. Door te modelleren hoe een groot object zoals een asteroïde dergelijke elementen zou hebben achtergelaten, Mojzsis en Brasser onderzochten de waarschijnlijkheid dat een kolossale impact deze metaalvoorraad zou kunnen verklaren.

De twee wetenschappers schatten eerst de hoeveelheid van deze elementen van Marsmeteorieten, en concludeerde dat de metalen ongeveer 0,8 procent van de massa van Mars uitmaken. Vervolgens, ze gebruikten impactsimulaties met asteroïden van verschillende grootte die op Mars insloegen om te zien welke asteroïde de metalen accumuleerde met de snelheid die ze in het vroege zonnestelsel verwachtten.

Op basis van hun analyse, De metalen van Mars kunnen het best worden verklaard door een enorme meteorietbotsing ongeveer 4,43 miljard jaar geleden, gevolgd door een lange geschiedenis van kleinere effecten. In hun computersimulaties een inslag door een asteroïde minstens 1, Er was 200 kilometer (745 mijl) nodig om genoeg van de elementen af ​​te zetten. Een impact van deze omvang zou ook de korst van Mars enorm kunnen veranderen, het creëren van zijn onderscheidende hemisferen.

In feite, Mojzsis zei, de korst van het noordelijk halfrond lijkt iets jonger te zijn dan de oude zuidelijke hooglanden, die zouden overeenkomen met hun bevindingen.

"Het verrassende is hoe goed het past in ons begrip van de dynamiek van planeetvorming, " zei Mojzsis, verwijzend naar de theoretische impact. "Zo'n grote impactgebeurtenis past elegant in wat we begrijpen uit die vormende tijd."

Een dergelijke impact zou ook een ring van materiaal rond Mars hebben gegenereerd die later samenvloeide in Phobos en Deimos; dit verklaart gedeeltelijk waarom die manen zijn gemaakt van een mix van inheems en niet-Martiaans materiaal.

In de toekomst, Mojzsis zal de verzameling Mars-meteorieten van CU Boulder gebruiken om de mineralogie van Mars beter te begrijpen en wat het ons kan vertellen over een mogelijke asteroïde-inslag. Zo'n impact zou aanvankelijk fragmentarische klompen asteroïde materiaal en inheemse Mars-rots hebben gecreëerd. Overuren, de twee materiaalreservoirs raakten vermengd. Door naar meteorieten van verschillende leeftijden te kijken, Mojzsis kan kijken of er meer bewijs is voor dit mengpatroon en, daarom, mogelijk verdere ondersteuning bieden voor een oerbotsing.

"Goede theorieën doen voorspellingen, " zei Mojzsis, verwijzend naar hoe de impacttheorie kan voorspellen hoe de samenstelling van Mars. Door meteorieten van Mars te bestuderen en ze te koppelen aan planeetvormingsmodellen, hoopt hij ons begrip te verbeteren van hoe enorm, oude asteroïden hebben de rode planeet in zijn vroegste dagen radicaal veranderd.