Het vroege zonnestelsel was een chaotische plaats, met bewijs dat aangeeft dat Mars waarschijnlijk is getroffen door planetesimalen, kleine protoplaneten tot 1, 200 mijl in doorsnee, vroeg in zijn geschiedenis. Wetenschappers van het Southwest Research Institute modelleerden de vermenging van materialen die verband houden met deze effecten, onthullend dat de Rode Planeet zich mogelijk over een langere tijdschaal heeft gevormd dan eerder werd gedacht.

Een belangrijke open kwestie in de planetaire wetenschap is om te bepalen hoe Mars is gevormd en in hoeverre zijn vroege evolutie werd beïnvloed door botsingen. Deze vraag is moeilijk te beantwoorden, aangezien miljarden jaren geschiedenis het bewijs van vroege impactgebeurtenissen gestaag hebben uitgewist. Gelukkig, een deel van deze evolutie is vastgelegd in meteorieten van Mars. Van ongeveer 61 000 meteorieten gevonden op aarde, slechts 200 of zo worden verondersteld van Mars-oorsprong te zijn, uitgeworpen van de Rode Planeet door recentere botsingen.

Deze meteorieten vertonen grote variaties in ijzerminnende elementen zoals wolfraam en platina, die een matige tot hoge affiniteit voor ijzer hebben. Deze elementen hebben de neiging om tijdens de vorming van de mantel van een planeet naar de centrale ijzeren kern te migreren. Bewijs van deze elementen in de mantel van Mars, zoals bemonsterd door meteorieten, is belangrijk omdat ze erop wijzen dat Mars enige tijd nadat zijn primaire kernformatie was beëindigd, werd gebombardeerd door planetesimalen. Het bestuderen van isotopen van bepaalde elementen die lokaal in de mantel worden geproduceerd via radioactieve vervalprocessen, helpt wetenschappers te begrijpen wanneer de planeetvorming voltooid was.

"We wisten dat Mars al vroeg elementen zoals platina en goud ontving, grote botsingen. Om dit proces te onderzoeken, we hebben hydrodynamische impactsimulaties met afgevlakte deeltjes uitgevoerd, " zei SwRI's Dr. Simone Marchi, hoofdauteur van a wetenschappelijke vooruitgang paper waarin deze resultaten worden beschreven. "Gebaseerd op ons model, vroege botsingen produceren een heterogeen, marmercake-achtige Marsmantel. Deze resultaten suggereren dat het heersende beeld van de vorming van Mars vertekend kan zijn door het beperkte aantal meteorieten dat beschikbaar is voor studie."

Gebaseerd op de verhouding van wolfraamisotopen in meteorieten van Mars, er is beweerd dat Mars snel groeide binnen ongeveer 2-4 miljoen jaar nadat het zonnestelsel begon te vormen. Echter, groot, vroege botsingen hadden de isotopenbalans van wolfraam kunnen veranderen, die een Mars-formatietijdschaal van maximaal 20 miljoen jaar zou kunnen ondersteunen, zoals blijkt uit het nieuwe model.

"Collisies door projectielen die groot genoeg zijn om hun eigen kernen en mantels te hebben, kunnen resulteren in een heterogeen mengsel van die materialen in de vroege mantel van Mars, " zei co-auteur Dr. Robin Canup, assistent-vice-president van SwRI's Space Science and Engineering Division. "Dit kan leiden tot andere interpretaties van de timing van de vorming van Mars dan degenen die aannemen dat alle projectielen klein en homogeen zijn."

De meteorieten van Mars die op aarde zijn geland, zijn waarschijnlijk afkomstig van slechts een paar plaatsen rond de planeet. Het nieuwe onderzoek toont aan dat de mantel van Mars verschillende toevoegingen van projectielmaterialen kan hebben ontvangen, wat leidt tot variabele concentraties van ijzerminnende elementen. De volgende generatie Mars-missies, inclusief plannen om monsters terug te brengen naar de aarde, zal nieuwe informatie opleveren om de variabiliteit van ijzerminnende elementen in Mars-gesteenten en de vroege evolutie van de Rode Planeet beter te begrijpen.

"Om Mars volledig te begrijpen, we moeten de rol begrijpen die de vroegste en meest energetische botsingen speelden in de evolutie en samenstelling ervan, ’ concludeerde Marchi.

De krant, "Een qua samenstelling heterogene Marsmantel als gevolg van late aanwas, " wordt op 12 februari gepubliceerd in Science Advances, 2020.