Mondoberfläche. Bildnachweis: LPI Zum Vergrößern anklicken
Wissenschaftler der University of Arizona und Japans sind davon überzeugt, dass die jahrzehntelangen Streitigkeiten darüber, welche Objekte das frühe innere Sonnensystem vor 3,9 Milliarden Jahren in einer Katastrophe bombardierten, endlich durch Beweise beigelegt werden.
Antike Asteroiden des Hauptgürtels, deren Größe mit den heutigen Asteroiden im Mars-Jupiter-Gürtel identisch ist – keine Kometen – hämmerten die inneren Gesteinsplaneten in einer einzigartigen Katastrophe, die einen geologischen Augenblick dauerte, irgendwo zwischen 20 Millionen und 150 Millionen Jahren Bericht in der Ausgabe von Science vom 16. September.
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 Kollegen in dem Artikel „The Origin of Planetary Impactors in the Inner Solar System“. .“
Nach dem Ende der späten schweren Bombardierung oder der Mondkatastrophe haben hauptsächlich erdnahe Asteroiden (NEAs) die terrestrische Region übersät.
Strom hat in den letzten 35 Jahren die Größe und Verteilung von Kratern über die Oberflächen des Sonnensystems untersucht. Er vermutet seit langem, dass zwei verschiedene Projektilpopulationen für die Kraterbildung der inneren Oberflächen des Sonnensystems verantwortlich sind. Aber es gibt zu wenige Daten, um das zu beweisen.
Jetzt haben Asteroidendurchmusterungen von UAs Spacewatch, dem Sloan Digital Sky Survey, dem japanischen Subaru-Teleskop und dergleichen ziemlich vollständige Daten über Asteroiden mit Durchmessern von weniger als einem Kilometer angesammelt. Plötzlich ist es möglich, die Größe von Asteroiden mit der Größe von Projektilen zu vergleichen, die Krater in Oberflächen vom Mars nach innen bis zum Merkur gesprengt haben.
„Als wir die Projektilgrößen aus den Krateraufzeichnungen mithilfe von Skalierungsgesetzen ableiteten, stimmten die alten und neueren Projektilgrößen mit den alten und jüngeren Asteroidenpopulationen überein“, sagte Strom. 'Es ist eine erstaunliche Passform.'
„Dies besagt, dass die heutige Größenverteilung von Asteroiden im Asteroidengürtel mindestens vor 4 Milliarden Jahren festgestellt wurde“, sagte der UA-Planetenwissenschaftler Renu Malhotra, ein Mitautor des Science-Papiers . „Eine andere Sache ist, dass der Mechanismus, der das späte schwere Bombardement verursachte, ein Gravitationsereignis war, das Objekte unabhängig von ihrer Größe aus dem Asteroidengürtel fegte.“
Malhotra hat in früheren Forschungen herausgefunden, was dieser Mechanismus gewesen sein muss. Gegen Ende ihrer Entstehung fegten Jupiter und die anderen äußeren Gasriesenplaneten planetarische Trümmer weiter draußen im Sonnensystem, der Kuipergürtel-Region, mit sich. Bei der Beseitigung von Staub und Resten von der Planetenbildung im äußeren Sonnensystem verlor insbesondere Jupiter Orbitalenergie und bewegte sich nach innen, näher an die Sonne. Diese Migration verstärkte den gravitativen Einfluss des Jupiter auf den Asteroidengürtel erheblich und schleuderte Asteroiden unabhängig von ihrer Größe in Richtung des inneren Sonnensystems.
Beweise dafür, dass Asteroiden des Hauptgürtels das frühe innere Sonnensystem getroffen haben, bestätigen eine zuvor veröffentlichte kosmochemische Analyse des UA-Planetenwissenschaftlers David A. Kring und Kollegen.
„Die Größenverteilung der Einschlagskrater im alten Hochland von Mond und Mars ist ein völlig unabhängiger Test für die Katastrophe des inneren Sonnensystems und bestätigt unsere kosmochemischen Beweise für eine Asteroidenquelle“, sagte Kring, ein Co-Autor des Science Papers .
Kring war Teil eines Teams, das zuvor eine Argon-Argon-Datierungstechnik verwendet hat, um das Schmelzalter von Mondmeteoriten zu analysieren – Gesteine, die zufällig von der Mondoberfläche ausgestoßen wurden und die nach einer Million Jahren im Weltraum auf der Erde landeten. Sie fanden aus der Zeit der „Klasten“ oder geschmolzenen Gesteinsfragmente in den Brekzienmeteoriten, dass der gesamte Mond vor 3,9 Milliarden Jahren bombardiert wurde, eine wahre globale Mondkatastrophe. Die Apollo-Mondprobenanalyse ergab, dass Asteroiden mindestens 80 Prozent der Mondeinschläge ausmachen.
Kometen haben bei Einschlägen im Inneren des Sonnensystems eine relativ untergeordnete Rolle gespielt, auch Strom, Malhotra und Kring schließen 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 terrestrische Oberflächen so vollständig verändert, dass keine Oberfläche, die älter als 3,9 Milliarden Jahre ist, anhand der Krateraufzeichnungen datiert werden kann. Ältere Gesteine und Mineralien finden sich auf dem Mond und der Erde, aber es sind Fragmente älterer Oberflächen, die durch Einschläge aufgebrochen wurden, sagten die Forscher.
Strom sagte, dass wenn die Erde vor 4,4 Milliarden bis 4 Milliarden Jahren Ozeane hatte, wie andere geologische Beweise nahelegen, diese Ozeane durch die Asteroideneinschläge während der Katastrophe verdampft worden sein müssten.
Kring hat auch eine Hypothese entwickelt, die darauf hindeutet, dass die Einschlagsereignisse während des späten schweren Bombardements riesige unterirdische hydrothermale Systeme 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 von 10 bis 1.000 Kilometern auf der Erde erzeugte.
Die Dynamik der Kraterbildung im Inneren des Sonnensystems änderte sich nach dem späten schweren Bombardement dramatisch. Von da an zeigt die Aufzeichnung der Einschlagskrater, dass die meisten Objekte, die auf die Oberflächen des inneren Sonnensystems trafen, erdnahe Asteroiden waren, kleinere Asteroiden aus dem Hauptgürtel, die durch ein größenselektives Phänomen namens Yarkovsky-Effekt in erdüberquerende Umlaufbahnen gestoßen werden.
Der Effekt hat damit zu tun, wie Asteroiden die Sonnenenergie ungleichmäßig absorbieren und wieder abstrahlen. Über mehrere zehn Millionen Jahre hinweg ist der Effekt groß genug, um Asteroiden mit einem Durchmesser von weniger als 20 Kilometern in die jovianischen Resonanzen oder Lücken zu treiben, die sie in erdüberquerende 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 bestimmen.
'Aber bis wir die Herkunft 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 Leute die geologische Geschichte des Mars auf den Krateraufzeichnungen der schweren Bombardierung basiert, und das ist falsch, weil sie nur eine Kraterkurve verwenden, nicht zwei.“
Versuche, äußere Sonnensystemkörper anhand der Krateraufzeichnungen des inneren Sonnensystems zu datieren, seien völlig falsch, sagte Strom. Es sollte jedoch möglich sein, die inneren Oberflächen des Sonnensystems genauer zu datieren, sobald die Forscher die Kraterrate des erdnahen Asteroidenbeschusses bestimmt haben, fügte er hinzu.
Die Autoren des Science Papers sind Strom, Malhotra und Kring vom Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona sowie Takashi Ito und Fumi Yoshida vom National Astronomical Observatory, Tokio, Japan.
Originalquelle: UA-Pressemitteilung