Av många anledningar, Venus kallas ibland för "Jordens tvilling" (eller "systerplanet, "beroende på vem du frågar). Liksom jorden, den är markbunden (dvs stenig) i naturen, består av silikatmineraler och metaller som skiljer sig mellan en järn-nickelkärna och silikatmantel och skorpa. Men när det gäller deras respektive atmosfärer och magnetfält, våra två planeter kunde inte vara mer olika.

För en tid, astronomer har kämpat för att svara på varför jorden har ett magnetfält (som gör att den kan behålla en tjock atmosfär) och Venus inte. Enligt en ny studie gjord av ett internationellt team av forskare, det kan ha något att göra med en massiv påverkan som inträffade tidigare. Eftersom Venus tycks aldrig ha drabbats av en sådan påverkan, det har aldrig utvecklat den dynamo som behövs för att generera ett magnetfält.

Studien, med titeln "Formation, skiktning, och blandning av jordens och Venus kärnor, "har nyligen dykt upp i den vetenskapliga tidskriften Earth and Science Planetary Letters . Studien leddes av Seth A. Jacobson från Northwestern University, och inkluderade medlemmar från Observatory de la Côte d "Azur, universitetet i Bayreuth, Tokyo Institute of Technology, och Carnegie Institution i Washington.

För deras studier, Jacobson och hans kollegor började överväga hur markplaneter bildas i första hand. Enligt de mest accepterade modellerna för planetbildning, markplaneter bildas inte i ett enda skede, men från en rad tillkomsthändelser som kännetecknas av kollisioner med planetesimaler och planetariska embryon - varav de flesta har sina egna kärnor.

Nyligen genomförda studier om högtrycksmineralfysik och om orbitaldynamik har också indikerat att planetkärnor utvecklar en skiktad struktur när de ackumuleras. Anledningen till detta har att göra med hur ett högre överflöd av ljuselement införlivas med flytande metall under processen, som sedan skulle sjunka för att bilda kärnan på planeten när temperaturen och trycket ökade.

En sådan stratifierad kärna skulle vara oförmögen att konvektion, som antas vara det som tillåter jordens magnetfält. Vad mer, sådana modeller är oförenliga med seismologiska studier som tyder på att jordens kärna mestadels består av järn och nickel, medan cirka 10 procent av dess vikt består av lätta element - som kisel, syre, svavel, och andra. Dess yttre kärna är på samma sätt homogen, och består av ungefär samma element.

Som Dr Jacobson förklarade för Universe Today via e -post:

"De markbundna planeterna växte från en sekvens av ackretionära (påverkan) händelser, så kärnan växte också på flera steg. Kärnbildning i flera steg skapar en skiktad, stabilt skiktad densitetsstruktur i kärnan eftersom ljuselement alltmer införlivas i senare kärntillägg. Lätta element som O, Si, och S delas alltmer upp i kärnbildande vätskor under kärnbildning när tryck och temperaturer är högre, så senare kärnbildande händelser införlivar fler av dessa element i kärnan eftersom jorden är större och tryck och temperaturer därför är högre.

"Detta skapar en stabil skiktning som förhindrar en långvarig geodynamo och ett planetmagnetiskt fält. Detta är vår hypotes för Venus. I fallet med jorden, vi tror att den månbildande påverkan var tillräckligt våldsam för att mekaniskt blanda jordens kärna och tillåta en långvarig geodynamo att generera dagens planetmagnetiska fält. "

För att lägga till detta förvirringstillstånd, paleomagnetiska studier har genomförts som tyder på att jordens magnetfält har funnits i minst 4,2 miljarder år (ungefär 340 miljoner år efter att det bildades). Som sådan, frågan uppstår naturligtvis vad som kan redogöra för det nuvarande konvektionsläget och hur det uppstod. För deras studier, Jacobson och hans team överväger möjligheten att en massiv påverkan kan stå för detta. Jacobson angav:

"Energisk påverkan blandar kärnan mekaniskt och kan därför förstöra en stabil skiktning. Stabil skiktning förhindrar konvektion som hämmar en geodynamo. Att ta bort skiktningen gör att dynamon kan fungera."

I grund och botten, energin från denna påverkan skulle ha skakat kärnan, skapa en enda homogen region inom vilken en långvarig geodynamo kan fungera. Med tanke på åldern på jordens magnetfält, detta överensstämmer med Theia impact theory, där ett Mars-stort föremål antas ha kolliderat med jorden för 4,51 miljarder år sedan och lett till bildandet av jord-månesystemet.

Denna inverkan kunde ha fått Jordens kärna att gå från att vara stratifierad till homogen, och under de närmaste 300 miljoner åren, tryck- och temperaturförhållanden kunde ha fått den att skilja mellan en fast inre kärna och en flytande yttre kärna. Tack vare rotation i ytterkärnan, resultatet var en dynamo -effekt som skyddade vår atmosfär när den bildades.

Frön till denna teori presenterades förra året vid den 47:e mån- och planetvetenskapliga konferensen i The Woodlands, Texas. Under en presentation med titeln "Dynamisk blandning av planetära kärnor med jätteeffekter, "Dr Miki Nakajima från Caltech-en av medförfattarna till denna senaste studie-och David J. Stevenson från Carnegie Institution of Washington. Vid den tiden, de indikerade att stratifieringen av jordens kärna kan ha återställts av samma påverkan som bildade månen.

Det var Nakajima och Stevensons studie som visade hur de mest våldsamma effekterna kunde röra kärnan av planeter sent i deras tillkomst. Bygga på detta, Jacobson och de andra medförfattarna använde modeller av hur jorden och Venus tog sig från en skiva med fasta ämnen och gas om en proto-sol. De tillämpade också beräkningar av hur Jorden och Venus växte, baserat på kemin i manteln och kärnan på varje planet genom varje ackretionshändelse.

Betydelsen av denna studie, när det gäller hur det förhåller sig till jordens utveckling och livets framväxt, kan inte underskattas. Om jordens magnetosfär är resultatet av en sen energisk påverkan, då kan sådana effekter mycket väl vara skillnaden mellan att vår planet är beboelig eller antingen för kall och torr (som Mars) eller för varm och helvetisk (som Venus). Som Jacobson avslutade:

"Planetära magnetfält skyddar planeter och liv på planeten från skadlig kosmisk strålning. Om en sen, våldsam och jättepåverkan är nödvändig för ett planetmagnetfält då kan en sådan påverkan vara nödvändig för livet. "

Ser bortom vårt solsystem, detta dokument har också konsekvenser i studien av extrasolplaneter. Även här, skillnaden mellan att en planet är beboelig eller inte kan bero på att energi med hög energi är en del av systemets tidiga historia. I framtiden, när man studerar extrasolplaneter och letar efter tecken på beboelse, vetenskapsmän kan mycket väl tvingas ställa en enkel fråga:"Fick det tillräckligt hårt?"