Wetenschap
Datering van de orbitale instabiliteit van de reuzenplaneten van het zonnestelsel met behulp van enstatiet-meteorieten
Bewijs uit de fragmenten van een vernietigde asteroïde suggereert dat de verschuiving in de posities van de reuzenplaneten in ons zonnestelsel miljarden jaren geleden tussen 60 en 100 miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel plaatsvond en de sleutel had kunnen zijn tot de vorming van onze maan. .
Ruimtewetenschappers onder leiding van de Universiteit van Leicester hebben bewijsmateriaal uit simulaties, observaties en analyses van meteorieten gecombineerd om de orbitale instabiliteit na te bootsen die werd veroorzaakt toen de gigantische planeten van ons zonnestelsel naar hun huidige locatie trokken, al twintig jaar bekend als het model van Nice.
P>De bevindingen worden gepubliceerd in het tijdschrift Science en gepresenteerd op de Algemene Vergadering van de Europese Geologische Unie in Wenen.
Aan het begin van het zonnestelsel hadden de reuzenplaneten – Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus – meer cirkelvormige en compactere banen dan nu. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat orbitale instabiliteit in het zonnestelsel de orbitale configuratie veranderde en ervoor zorgde dat kleinere planetesimalen zich verspreidden. Veel hiervan kwamen in botsing met de binnenste aardse planeten in wat wetenschappers het Late Zware Bombardement hebben genoemd.
Hoofdauteur Dr. Chrysa Avdellidou van de School of Physics and Astronomy van de Universiteit van Leicester zei:"De vraag is:wanneer gebeurde dit? De banen van deze planeten werden gedestabiliseerd als gevolg van een aantal dynamische processen en namen vervolgens hun definitieve posities in die we vandaag de dag zien. Elke timing heeft een andere implicatie, en het is een groot onderwerp van discussie geweest in de gemeenschap."
"Wat we met dit werk hebben geprobeerd te doen, is niet alleen een puur dynamisch onderzoek doen, maar ook verschillende soorten onderzoeken combineren, waarbij observaties, dynamische simulaties en onderzoek naar meteorieten met elkaar worden verbonden."
Ze concentreerden zich op een type meteoriet dat bekend staat als enstatiet-chondrieten, die een zeer vergelijkbare samenstelling hebben als de aarde en zeer vergelijkbare isotopenverhoudingen hebben, wat betekent dat ze in onze buurt zijn gevormd. Door spectroscopische waarnemingen te doen met behulp van telescopen op de grond, koppelden ze die meteorieten aan hun bron:een familie van fragmenten in de asteroïdengordel die bekend staat als Athor.
Dit suggereert dat Athor oorspronkelijk veel groter was en zich dichter bij de zon bevond, en dat het een botsing had ondergaan waardoor zijn omvang buiten de asteroïdengordel kleiner werd.
Om uit te leggen hoe Athor in de asteroïdengordel terechtkwam, testten de wetenschappers verschillende scenario's met behulp van dynamische simulaties, waarbij ze concludeerden dat de meest waarschijnlijke verklaring de zwaartekrachtinstabiliteit was die de reuzenplaneten naar hun huidige banen verschoof. Uit analyse van de meteorieten bleek dat dit niet eerder gebeurde dan 60 miljoen jaar nadat het zonnestelsel zich begon te vormen.
Eerder bewijsmateriaal van asteroïden in de baan van Jupiter heeft ook beperkingen opgelegd aan hoe laat deze gebeurtenis plaatsvond. Wetenschappers concludeerden dat de zwaartekrachtinstabiliteit zich moet hebben voorgedaan tussen 60 en 100 miljoen jaar na de geboorte van het zonnestelsel, 4,56 miljard jaar geleden.
Eerder bewijs heeft aangetoond dat de maan van de aarde in deze periode werd gevormd. Eén hypothese is dat een planetesimaal, bekend als Theia, in botsing kwam met de aarde, en dat puin van die botsing de maan vormde.
De timing van de orbitale instabiliteit is belangrijk omdat deze bepaalt wanneer enkele van de bekende kenmerken van ons zonnestelsel zich zouden ontwikkelen – en mogelijk zelfs een impact hebben gehad op de bewoonbaarheid van onze planeet.
Dr. Avdellidou voegde hieraan toe:“Het is alsof je een puzzel hebt, je begrijpt dat er iets had moeten gebeuren, en je probeert de gebeurtenissen in de juiste volgorde te plaatsen om het beeld te krijgen dat je vandaag ziet. Het nieuwe aan het onderzoek is dat we niet alleen pure dynamische simulaties doen, of alleen experimenten, of alleen telescopische waarnemingen."
"Er waren ooit vijf binnenplaneten in ons zonnestelsel en niet vier, dus dat zou gevolgen kunnen hebben voor andere dingen, zoals hoe we bewoonbare planeten vormen. Vragen als:wanneer kwamen objecten precies vluchtige organische stoffen naar onze planeet brengen, naar de aarde en Mars? "
Marco Delbo, co-auteur van de studie en directeur onderzoek bij het Observatorium van Nice in Frankrijk, zei:"De timing is erg belangrijk omdat in het begin veel planetesimalen ons zonnestelsel bevolkten. En de instabiliteit ruimt ze op, dus als dat gebeurt 10 miljoen jaar na het begin van het zonnestelsel ruim je de planetesimalen onmiddellijk op, terwijl als je dat na 60 miljoen jaar doet, je meer tijd hebt om materialen naar de aarde en Mars te brengen."