争吵的兄弟行星在年轻时可能会投掷太空岩石。
模拟表明,婴儿行星大小的太空岩石撞击了新生的地球和金星,但许多只擦过地球的岩石继续撞击并粘附在金星上。研究人员 9 月 23 日在《科学》杂志上报告说,早期撞击的差异可能有助于解释为什么地球和金星今天是如此不同的世界。 行星科学杂志 .
东京工业大学的行星科学家井田茂(Shigeru Ida)表示:“尽管地球和金星的轨道和质量相似,但它们之间的显着差异一直是我们太阳系中最大的谜团之一。”他没有参与这项新研究。工作。这项研究引入了“一个以前从未提出过的新观点”。
科学家通常认为婴儿行星之间的碰撞有两种方式。这些物体可能会互相擦过,然后各自继续前进,形成肇事逃逸的碰撞。或者两颗原行星可以粘在一起,或者增生,形成一颗更大的行星。行星科学家通常认为,每一次肇事逃逸的碰撞最终都会导致吸积。发生碰撞的物体必须具有相互交叉的轨道,因此它们必然会一次又一次地碰撞,并最终粘在一起。
但图森亚利桑那大学的行星科学家埃里克·阿斯普豪格和其他人之前的研究表明事实并非如此。阿斯普豪格说,两颗行星的合并需要特殊的条件,比如相对较慢的撞击速度,因此肇事逃逸在年轻的太阳系中可能更为常见。
阿斯普豪格和同事想知道这对地球和金星这两个表面相似但气候截然不同的行星意味着什么。两个世界的大小和质量大致相同,但地球潮湿且温和,而金星则是灼热、酸性的地狱景观( 序列号:2018 年 2 月 13 日 )。
“如果他们一开始走的是类似的道路,金星就会不知何故转错了方向,”阿斯普豪格说。
该团队进行了大约 4,000 次计算机模拟,假设火星大小的原行星与年轻的地球或金星相撞,假设这两颗行星与太阳的距离处于当前的距离。研究人员发现,大约一半的情况下,即将到来的原行星掠过地球,但没有直接相撞。其中大约一半继续与金星相撞。
与地球不同,金星最终吸积了模拟中撞击它的大部分物体。研究表明,撞击地球首先会使传入物体的速度减慢,足以让它们随后粘附在金星上。“存在这种不平衡,撞击地球但没有粘住的物体往往最终会落在金星上,”阿斯普豪格说。“对于为什么金星的吸积最终与地球不同,我们有了一个基本的解释。”
如果真是这样的话,将对两个世界的构成产生重大影响。地球最终会从即将到来的原行星中获得更多的外地幔和地壳材料,而金星则会获得更多富含铁的核心。
撞击的不平衡甚至可以解释金星的一些重大谜团,比如为什么这颗行星没有卫星、为什么它自转如此缓慢以及为什么它缺乏磁场——尽管“这些都是挥手的猜想,”阿斯普豪格说。
艾达说,他希望未来的工作能够更深入地研究这些问题。“我期待着后续研究,以检验新结果是否真正解释了地球与金星的差异,”他说。
东兰辛密歇根州立大学的行星科学家塞斯·雅各布森说,这个想法符合行星科学家之间关于太阳系如何形成的日益激烈的争论。它是暴力地建造的,有许多巨大的碰撞,还是平静的,行星通过卵石粘在一起平稳地生长?
“这篇论文是在许多巨大影响的结尾,”雅各布森说。
太阳系中的每颗岩石行星都应该具有非常不同的化学和结构,具体取决于哪种情况是真实的。但科学家们对只有一颗行星的化学和结构有信心:地球。地球的早期历史已经被板块构造和其他地质活动所改写。“金星是缺失的一环,”雅各布森说。“更多地了解金星的化学成分和内部结构将告诉我们更多关于它是否产生了巨大影响的信息。”
预计将在 2020 年代末和 2030 年代发射三项金星任务( 序列号:21 年 6 月 2 日 )。这些应该会有所帮助,但预计没有人能够进行能够最终解开这个谜团的详细成分测量。这将需要一个长期存在的着陆器,或者一次样本返回任务,这两者在炎热、充满敌意的金星上都将是极其困难的。
“我希望有一种更简单的方法来测试它,”雅各布森说。“我认为这就是我们作为类地行星形成科学家未来应该集中精力的地方。”