Mondoberfläche. Bildnachweis: LPI Zum Vergrößern anklicken
Wissenschaftler der University of Arizona und Japans sind davon überzeugt, dass Beweise endlich jahrzehntelange Argumente darüber liefern, welche Objekte vor 3,9 Milliarden Jahren das frühe innere Sonnensystem in einer Katastrophe bombardiert haben.
Alte Asteroiden des Hauptgürtels, deren Größe mit den heutigen Asteroiden im Mars-Jupiter-Gürtel identisch ist - keine Kometen -, hämmerten die inneren felsigen Planeten in eine einzigartige Katastrophe, die für einen kurzen Zeitraum von 20 bis 150 Millionen Jahren andauerte Bericht in der Ausgabe vom 16. September von Science.
Die Objekte, die unser inneres Sonnensystem nach dem Ende des sogenannten späten schweren Bombardements zerstört haben, sind jedoch eine deutlich andere Population, berichten der emeritierte UA-Professor Robert Strom und seine Kollegen im Artikel „Der Ursprung planetarischer Impaktoren im inneren Sonnensystem . ”
Nach dem Ende der Periode der späten schweren Bombardierung oder der Mondkatastrophe haben die meisten erdnahen Asteroiden (NEAs) die terrestrische Region gepfeffert.
Strom untersucht seit 35 Jahren die Größe und Verteilung von Kratern auf den Oberflächen des Sonnensystems. Er hat lange vermutet, dass zwei verschiedene Projektilpopulationen für die Kraterbildung der Oberflächen des inneren Sonnensystems verantwortlich sind. Es gibt jedoch zu wenig Daten, um dies zu beweisen.
Jetzt haben Asteroidenuntersuchungen, die von UAs Spacewatch, der Sloan Digital Sky Survey, dem japanischen Subaru-Teleskop und dergleichen durchgeführt wurden, ziemlich vollständige Daten über Asteroiden bis zu solchen mit Durchmessern von weniger als einem Kilometer gesammelt. Plötzlich ist es möglich geworden, die Größe von Asteroiden mit der Größe von Projektilen zu vergleichen, die Krater vom Mars nach innen bis zum Merkur in Oberflächen sprengten.
"Als wir die Projektilgrößen mithilfe von Skalierungsgesetzen aus der Krateraufzeichnung ableiteten, stimmten die alten und neueren Projektilgrößen mit den alten und jüngeren Asteroidenpopulationen überein", sagte Strom. "Es ist eine erstaunliche Passform."
"Eine Sache, die dies besagt, ist, dass die heutige Größenverteilung von Asteroiden im Asteroidengürtel mindestens vor 4 Milliarden Jahren festgelegt wurde", sagte der UA-Planetenwissenschaftler Renu Malhotra, Mitautor des Wissenschaftspapiers . "Eine andere Sache, die darin steht, ist, dass der Mechanismus, der das späte schwere Bombardement verursachte, ein Gravitationsereignis war, das Objekte unabhängig von ihrer Größe aus dem Asteroidengürtel fegte."
Malhotra entdeckte in früheren Forschungen, was dieser Mechanismus gewesen sein muss. Gegen Ende ihrer Entstehung fegten Jupiter und die anderen äußeren Gasriesenplaneten Planetenschutt weiter draußen im Sonnensystem, der Region des Kuipergürtels. Bei der Beseitigung von Staub und Resten, die von der Planetenbildung des äußeren Sonnensystems übrig geblieben waren, verlor insbesondere Jupiter die Energie der Umlaufbahn und rückte näher an die Sonne heran. Diese Wanderung verstärkte Jupiters Gravitationseinfluss auf den Asteroidengürtel erheblich und schleuderte Asteroiden unabhängig von ihrer Größe in Richtung des inneren Sonnensystems.
Der Nachweis, dass Asteroiden des Hauptgürtels das frühe innere Sonnensystem getroffen haben, bestätigt eine zuvor veröffentlichte kosmochemische Analyse des UA-Planetenwissenschaftlers David A. Kring und seiner Kollegen.
"Die Größenverteilung der Einschlagkrater im alten Hochland von Mond und Mars ist ein völlig unabhängiger Test der Katastrophe des inneren Sonnensystems und bestätigt unseren kosmochemischen Nachweis einer Asteroidenquelle", sagte Kring, Mitautor des Wissenschaftspapiers .
Kring war Teil eines Teams, das früher eine Argon-Argon-Datierungstechnik zur Analyse des Aufschmelzalters von Mondmeteoriten verwendete - Steine, die zufällig von der Mondoberfläche ausgestoßen wurden und nach etwa einer Million Jahren im Weltraum auf der Erde landeten. Sie fanden aus den Zeiten der „Klasten“ oder geschmolzenen Gesteinsfragmente in den Brekzienmeteoriten, dass der gesamte Mond vor 3,9 Milliarden Jahren bombardiert wurde, eine echte globale Mondkatastrophe. Die Apollo-Mondprobenanalyse ergab, dass Asteroiden mindestens 80 Prozent der Mondeinflüsse ausmachen.
Kometen haben bei den Auswirkungen des inneren Sonnensystems eine relativ geringe Rolle gespielt, schließen auch Strom, Malhotra und Kring aus ihrer Arbeit. Entgegen der landläufigen Meinung stammen wahrscheinlich nicht mehr als 10 Prozent des Wassers der Erde von Kometen, sagte Strom.
Nach dem späten schweren Bombardement wurden die terrestrischen Oberflächen so vollständig verändert, dass keine Oberfläche, die älter als 3,9 Milliarden Jahre ist, anhand der Krateraufzeichnung datiert werden kann. Ältere Gesteine und Mineralien befinden sich auf dem Mond und der Erde, aber es handelt sich um Fragmente älterer Oberflächen, die durch Stöße zerstört wurden, sagten die Forscher.
Strom sagte, wenn die Erde vor 4,4 bis 4 Milliarden Jahren Ozeane gehabt hätte, wie andere geologische Beweise vermuten lassen, müssten diese Ozeane durch die Asteroideneinschläge während der Katastrophe verdampft worden sein.
Kring hat auch eine Hypothese entwickelt, die darauf hindeutet, dass die Aufprallereignisse während des späten schweren Bombardements riesige hydrothermale Systeme unter der Oberfläche erzeugten, die für die frühe Entwicklung des Lebens entscheidend waren. Er schätzte, dass die Katastrophe des inneren Sonnensystems mehr als 20.000 Krater mit einem Durchmesser zwischen 10 und 1.000 Kilometern auf der Erde hervorbrachte.
Die Kraterdynamik des inneren Sonnensystems änderte sich nach dem späten schweren Bombardement dramatisch. Von da an spiegelt die Aufzeichnung der Einschlagkrater wider, dass die meisten Objekte, die auf Oberflächen des inneren Sonnensystems treffen, erdnahe Asteroiden waren, kleinere Asteroiden aus dem Hauptgürtel, die durch ein größenselektives Phänomen namens Yarkovsky-Effekt in Erdkreuzungsbahnen gestoßen werden.
Der Effekt hängt damit zusammen, wie Asteroiden die Sonnenenergie ungleichmäßig absorbieren und wieder ausstrahlen. Über zig Millionen von Jahren ist der Effekt groß genug, um Asteroiden mit einem Durchmesser von weniger als 20 Kilometern in die jovianischen Resonanzen oder Lücken zu drücken, die sie zu terrestrisch kreuzenden Umlaufbahnen bringen. Je kleiner der Asteroid ist, desto stärker wird er vom Yarkovsky-Effekt beeinflusst.
Planetengeologen haben versucht, Krater und ihre Größenverteilung zu zählen, um das absolute Alter der Oberflächen auf den Planeten und Monden zu ermitteln.
"Aber bis wir den Ursprung der Projektile kannten, gab es so viel Unsicherheit, dass ich dachte, es könnte zu enormen Fehlern führen", sagte Strom. "Und jetzt weiß ich, dass ich Recht habe. Zum Beispiel haben die Menschen die geologische Geschichte des Mars auf die Aufzeichnungen über schwere Bombardierungskrater gestützt, und das ist falsch, weil sie nur eine Kraterkurve verwenden, nicht zwei. "
Versuche, äußere Körper des Sonnensystems anhand der Krateraufzeichnung des inneren Sonnensystems zu datieren, seien völlig falsch, sagte Strom. Es sollte jedoch möglich sein, die Oberflächen des inneren Sonnensystems genauer zu datieren, sobald die Forscher die Kraterrate aus dem erdnahen Asteroidenbeschuss ermittelt haben, fügte er hinzu.
Die Autoren des Wissenschaftspapiers sind Strom, Malhotra und Kring vom Lunar and Planetary Laboratory der Universität von Arizona sowie Takashi Ito und Fumi Yoshida vom National Astronomical Observatory, Tokio, Japan.
Originalquelle: UA-Pressemitteilung
