Een internationaal team van wetenschappers daagt ons begrip van een deel van de geschiedenis van de aarde uit door naar de maan te kijken, de meest complete en toegankelijke kroniek van de asteroïdebotsingen die ons zonnestelsel vormden.

In een onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in Wetenschap , het team laat zien dat het aantal asteroïde-inslagen op de maan en de aarde met twee tot drie keer is toegenomen vanaf ongeveer 290 miljoen jaar geleden.

"Ons onderzoek levert bewijs voor een dramatische verandering in de snelheid van asteroïde-inslagen op zowel de aarde als de maan die plaatsvonden rond het einde van het Paleozoïcum, " zei hoofdauteur Sara Mazrouei, die onlangs haar Ph.D. in de afdeling Aardwetenschappen van de Faculteit der Kunsten en Wetenschappen van de Universiteit van Toronto (U of T). "De implicatie is dat we ons sinds die tijd in een periode van relatief hoge asteroïde-inslagen bevinden, die 2,6 keer hoger is dan vóór 290 miljoen jaar geleden."

Eerder werd aangenomen dat de meeste van de oudere kraters van de aarde, geproduceerd door asteroïde-inslagen, zijn uitgewist door erosie en andere geologische processen. Maar het nieuwe onderzoek toont anders aan.

"De relatieve zeldzaamheid van grote kraters op aarde ouder dan 290 miljoen jaar en jonger dan 650 miljoen jaar is niet omdat we de kraters verloren hebben, maar omdat het slagingspercentage in die tijd lager was dan nu, " zei Rebecca Gent, een universitair hoofddocent aan de afdeling Aardwetenschappen van de U of T en een van de co-auteurs van het artikel. "We verwachten dat dit interessant zal zijn voor iedereen die geïnteresseerd is in de impactgeschiedenis van zowel de aarde als de maan, en de rol die het zou kunnen hebben gespeeld in de geschiedenis van het leven op aarde."

Wetenschappers hebben decennialang geprobeerd de snelheid te begrijpen waarmee asteroïden de aarde raken door radiometrische datering van de rotsen om hen heen te gebruiken om hun leeftijd te bepalen. Maar omdat men geloofde dat erosie ervoor zorgde dat sommige kraters verdwenen, het was moeilijk om een ​​nauwkeurig effectpercentage te vinden en te bepalen of het in de loop van de tijd was veranderd.

Een manier om dit probleem te omzeilen is door de maan te onderzoeken, die in de loop van de tijd wordt geraakt door asteroïden in dezelfde verhoudingen als de aarde. Maar er was geen manier om de leeftijd van maankraters te bepalen totdat NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) tien jaar geleden begon rond de maan te cirkelen en het oppervlak ervan te bestuderen.

"De instrumenten van de LRO hebben wetenschappers in staat gesteld terug in de tijd te kijken naar de krachten die de maan hebben gevormd, " zei Noach Petro, een LRO-projectwetenschapper bij NASA Goddard Space Flight Center.

Met behulp van LRO-gegevens, het team was in staat om een ​​lijst met leeftijden samen te stellen van alle maankraters jonger dan ongeveer een miljard jaar. Dit deden ze door gebruik te maken van data van LRO's Diviner instrument, een radiometer die de warmte meet die van het maanoppervlak uitstraalt, om de snelheid van degradatie van jonge kraters te volgen.

Tijdens de maannacht, rotsen stralen veel meer warmte uit dan fijnkorrelige grond die regoliet wordt genoemd. Hierdoor kunnen wetenschappers gesteenten onderscheiden van fijne deeltjes in warmtebeelden. Gent had deze informatie eerder gebruikt om de snelheid te berekenen waarmee grote rotsen rond de jonge kraters van de maan - die op het oppervlak werden uitgestoten tijdens de inslag van een asteroïde - in de bodem uiteenvallen als gevolg van een constante regen van kleine meteorieten gedurende tientallen miljoenen jaren. Door dit idee toe te passen, het team was in staat om leeftijden te berekenen voor voorheen niet-gedateerde maankraters.

In vergelijking met een vergelijkbare tijdlijn van de kraters van de aarde, ze ontdekten dat de twee lichamen dezelfde geschiedenis van asteroïdebombardementen hadden opgetekend.

"Het werd duidelijk dat de reden waarom de aarde minder oudere kraters heeft in de meest stabiele regio's, is omdat de impactsnelheid lager was tot ongeveer 290 miljoen jaar geleden, " zei William Bottke, een asteroïde-expert bij het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado en een andere co-auteur van de krant. "Het antwoord op de impactsnelheid van de aarde was iedereen recht in het gezicht te staren."

De reden voor de sprong in het slagingspercentage is onbekend, hoewel de onderzoekers speculeren dat het mogelijk verband houdt met grote botsingen die meer dan 300 miljoen jaar geleden plaatsvonden in de belangrijkste asteroïdengordel tussen de banen van Mars en Jupiter. Dergelijke gebeurtenissen kunnen puin creëren dat het binnenste zonnestelsel kan bereiken.

Gent en haar collega's vonden sterk ondersteunend bewijs voor hun bevindingen door een samenwerking met Thomas Gernon, een aardwetenschapper gevestigd aan de Universiteit van Southampton in Engeland die werkt aan een aardse functie genaamd kimberlietpijpen. Deze ondergrondse leidingen zijn lang uitgestorven vulkanen die zich uitstrekken, in wortelvorm, een paar kilometer onder het oppervlak, en zijn te vinden op enkele van de minst geërodeerde gebieden van de aarde op dezelfde plaatsen waar bewaard gebleven inslagkraters worden gevonden.

"Het Canadese schild herbergt enkele van de best bewaarde en best bestudeerde van dit terrein - en ook enkele van de best bestudeerde grote inslagkraters, ' zei Mazrouei.

Gernon toonde aan dat kimberlietpijpen gevormd sinds ongeveer 650 miljoen jaar geleden niet veel erosie hadden ondergaan, wat aangeeft dat de grote inslagkraters jonger dan deze op stabiele terreinen ook intact moeten zijn.

"Dit is hoe we weten dat die kraters een bijna volledig record vertegenwoordigen, ' zei Gent.

Hoewel de onderzoekers niet de eersten waren die suggereerden dat de snelheid van asteroïde-aanvallen op de aarde de afgelopen miljard jaar fluctueerde, zij zijn de eersten die het statistisch laten zien en het tarief kwantificeren.

"De bevindingen kunnen ook gevolgen hebben voor de geschiedenis van het leven op aarde, die wordt onderbroken door uitstervingsgebeurtenissen en snelle evolutie van nieuwe soorten, " zei Gent. "Hoewel de krachten die deze gebeurtenissen aandrijven ingewikkeld zijn en andere geologische oorzaken kunnen hebben, zoals grote vulkaanuitbarstingen, gecombineerd met biologische factoren, Inslagen van asteroïden hebben zeker een rol gespeeld in deze voortdurende saga.

"The question is whether the predicted change in asteroid impacts can be directly linked to events that occurred long ago on Earth."

The findings are described in the study "Earth and Moon impact flux increased at the end of the Paleozoic", gepubliceerd in Wetenschap .