Konstnärens koncept om en himlakropp ungefär storleken på månen som kolliderar med en kropp på Merkurius. Kredit:NASA/JPL-Caltech
En studie som simulerar de sista stadierna av bildandet av markplaneter visar att '' hit-and-run ''-möten spelar en viktig roll för stora protoplanets förvärv av vatten, som de som växte till Mars och jorden. Resultaten kommer att presenteras av Christoph Burger vid European Planetary Science Congress (EPSC) 2018 i Berlin.
För fyra och en halv miljard år sedan, det inre solsystemet var en kaotisk plats med cirka 50-100 protoplaneter som sträckte sig i storlek från månen till Mars som var benägna för jättekollisioner. Kroppar som bildades inom det som nu är Mars bana innehöll inget vatten eftersom förhållandena var för heta för flyktigt material, som vatten eller metan, att kondensera. För att vatten ska ta sig in på de växande markplaneterna, vatten behövde levereras från utanför denna region via en sekvens av kollisioner.
Burger och kollegor från universitetet i Wien och Tübingen har använt högupplösta simuleringar för att spåra ödet för vatten och andra material genom en rad olika påverkanscenarier. Resultaten av kollisioner kan innefatta kroppar som håller ihop, material går förlorat, eller omfördelas mellan de två objekten. Resultaten beror på olika faktorer som hastigheten och islagsvinkeln, skillnaden i massa mellan kropparna och deras totala massa.
Ögonblicksbilder från simuleringarna som illustrerar vattenöverföring och förlust i ett typiskt träff-och-kör-möte. De blå och vita färgerna representerar vatten på de initiala kropparna, medan rött är stenigt material från deras inre. Kredit:Burger et al
"Vi upptäckte att "hit-and-run"-kollisioner, där nedslaget är utanför centrum och kropparna har tillräckligt med hastighet för att separera igen efter mötet, är mycket vanliga. I dessa scenarier, tiotals procent av vattnet kan överföras mellan de kolliderande kropparna eller kastas ut och förloras helt, "sa Burger.
Det minsta av det kolliderande paret modifieras ofta ner till kärnan och avlägsnas effektivt från vatten, medan den mer massiva kroppen förblir mer eller mindre oförändrad. Teamet fokuserar nu på hur långa kedjor av på varandra följande kollisioner påverkar utvecklingen av en skiva av planetesimaler och protoplaneter.
"När forskning visar att kometer bara kan stå för en liten bråkdel av de jordiska planeternas vatten. Dessa jättekollisioner tidigt i solsystemets historia måste också vara en viktig källa. Våra resultat tyder starkt på att vi måste spåra vattnet i båda de överlevande som följer efter hit-and-run-möten. Detta kommer att hjälpa oss att förutsäga egenskaperna hos planeter som bildas som slutprodukten av en lång sekvens av på varandra följande kollisioner, sa Burger.
