Terwijl voor mensen de constanten dood en belastingen kunnen zijn, zijn de constanten voor planeten zwaartekracht en botsingen.

Brandon Johnson bestudeert dit laatste en gebruikt informatie over inslagen om de geschiedenis en de samenstelling van planeten, manen, asteroïden en meteorieten in het hele zonnestelsel te begrijpen.

"Inslagkraters zijn het meest alomtegenwoordige oppervlakteproces dat planetaire lichamen vormt", zei Johnson. "Kraters zijn te vinden op bijna elk vast lichaam dat we ooit hebben gezien. Ze zijn een belangrijke aanjager van verandering in planetaire lichamen. Ze drijven de evolutie van planetaire korsten aan. Alle planeten en asteroïden zijn opgebouwd uit een reeks inslagen. Het bestuderen van inslagen kan help ons de samenstelling en structuur van planeten te bepalen."

Als universitair hoofddocent bij het Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences aan het Purdue University's College of Science, heeft Johnson bijna elk belangrijk planetair lichaam in het zonnestelsel bestudeerd. En de tijdschaal van zijn onderzoek varieert van relatief recente inslagen tot bijna het begin van het zonnestelsel zelf.

Het verzamelen van aanwijzingen over botsingen helpt Johnson om de omgeving waarin de botsingen plaatsvonden te reconstrueren, en biedt diepgaande inzichten in hoe en wanneer lichamen zijn gevormd. Zijn onderzoek helpt mensen de planetaire lichamen in het zonnestelsel te verkennen met alleen natuurkunde, wiskunde en een computer. Ruimtemissies en laboratoriumanalyses zorgen voor een constante aanvoer van nieuwe gegevens en vragen om aan te werken.

"De meeste meteorieten bevatten chondrulen - kleine, eerder gesmolten deeltjes," zei Johnson. "In wezen kunnen we, door de vorming van chondrulen door inslagen te bestuderen, beter begrijpen wat er aan de hand was in het ontluikende zonnestelsel. Op basis van één inslag konden we bijvoorbeeld vaststellen dat Jupiter al ongeveer 5 miljoen jaar na de de eerste vaste stoffen van het zonnestelsel, waardoor de tijdlijn van ons begrip van het zonnestelsel verandert."

Johnson en zijn laboratoriumpersoneel nemen bekende factoren over de samenstelling en fysica van planetaire lichamen op in complexe computermodellen, waarbij ze de modellen door een reeks omstandigheden laten lopen en de resultaten vergelijken met waargenomen verschijnselen. Het analyseren van bewegingen en botsingen kan inzicht bieden in de samenstelling van asteroïden en meteorieten, waardoor wetenschappers begrijpen hoe elementen zoals water en metaal door een zonnestelsel worden verdeeld. Door het bestuderen van inslagkraters en bassins op plaatsen als Pluto, Venus en ijzige manen, en de mechanica van andere processen die plaatsvinden op Europa en asteroïden zoals Psyche, kan zijn team meer begrijpen over hun interieurs; of ze bijvoorbeeld gesmolten kernen en platentektoniek hebben, of dat ze vloeibare oceanen hebben.

Zijn werk omvat niet alleen het zonnestelsel. Hij bestudeert ook effecten dichter bij huis, inclusief op de eigen maan van de aarde en terrestrische effecten die mogelijk invloed hebben gehad op de manier waarop de aardkorst, atmosfeer en biosfeer zijn geëvolueerd.

Een online tool voor het berekenen van impact, ontwikkeld door wijlen Jay Melosh, Johnson's mentor en voormalig Distinguished Professor of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, stelt iedereen in staat om de impact van verschillende rotsen op de aarde te bestuderen. Johnson en zijn team herbouwen de tool voor een nieuwe generatie planetaire studenten.

Het onderzoek is gepubliceerd in Icarus .