La formación de planetas, el proceso mediante el cual planetas distintos, redondos y prolijos se forman a partir de una nube turbulenta y giratoria de asteroides rugosos y mini planetas, probablemente fue aún más desordenada y complicada de lo que la mayoría de los científicos querrían admitir, según una nueva investigación.dirigido por investigadores del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona.
Los hallazgos desafían la visión convencional, en la que las colisiones entre bloques de construcción más pequeños hacen que se peguen y, con el tiempo, las colisiones repetidas acumulan material nuevo en el planeta bebé en crecimiento.
En cambio, los autores proponen y demuestran evidencia de un escenario novedoso de "golpe y fuga-regreso", en el que los cuerpos preplanetarios pasaron una buena parte de su viaje a través del sistema solar interior chocando y rebotando unos con otros., antes de volver a encontrarse en un momento posterior. Habiendo sido ralentizados por su primera colisión, es más probable que se mantengan juntos la próxima vez. Imagínese un juego de billar, con las bolas en reposo, en lugar de lanzarseun muñeco de nieve con bolas de nieve, y entiendes la idea.
La investigación se publica en dos informes que aparecen en la edición del 23 de septiembre de The Planetary Science Journal, uno centrado en Venus y la Tierra, y el otro en la luna de la Tierra. Es fundamental para ambas publicaciones, según el equipo de autores, que fuedirigido por el profesor de ciencias planetarias y LPL Erik Asphaug, es el punto en gran parte no reconocido de que los impactos gigantes no son las fusiones eficientes que los científicos creían que eran.
"Encontramos que la mayoría de los impactos gigantes, incluso los relativamente 'lentos', son de golpe y fuga. Esto significa que para que dos planetas se fusionen, generalmente primero tienes que frenarlos en una colisión de golpe y fuga,"Asphaug dijo." Pensar en impactos gigantes, por ejemplo, la formación de la luna, como un evento singular, probablemente sea incorrecto. Lo más probable es que haya sido necesario dos colisiones seguidas ".
Una implicación es que Venus y la Tierra habrían tenido experiencias muy diferentes en su crecimiento como planetas, a pesar de ser vecinos inmediatos en el sistema solar interior. En el primer artículo, dirigido por Alexandre Emsenhuber, quien hizo este trabajo durante una beca postdoctoral enEl laboratorio de Asphaug y ahora se encuentra en la Universidad Ludwig Maximilian en Munich, la joven Tierra habría servido para ralentizar los cuerpos planetarios entrelazados, haciéndolos finalmente más propensos a colisionar y adherirse a Venus.
"Creemos que durante la formación del sistema solar, la Tierra primitiva actuó como una vanguardia para Venus", dijo Emsenhuber.
El sistema solar es lo que los científicos llaman pozo de gravedad, el concepto detrás de una atracción popular en las exhibiciones científicas. Los visitantes arrojan una moneda a un pozo de gravedad en forma de embudo y luego ven cómo su dinero completa varias órbitas antes de caer en el agujero central.. Cuanto más cerca está un planeta del Sol, más fuerte es la gravitación experimentada por los planetas. Es por eso que los planetas internos del sistema solar en los que se enfocaron estos estudios Mercurio, Venus, Tierra y Marte orbitan al Sol más rápido que,digamos, Júpiter, Saturno y Neptuno. Como resultado, cuanto más se acerca un objeto al sol, es más probable que se quede allí.
Entonces, cuando un planeta intruso golpeó la Tierra, era menos probable que se pegara a la Tierra y, en cambio, más probable que terminara en Venus, explicó Asphaug.
"La Tierra actúa como un escudo, proporcionando una primera parada contra estos planetas impactantes", dijo. "Lo más probable es que un planeta que rebota en la Tierra golpee a Venus y se fusione con él".
Emsenhuber usa la analogía de una pelota que rebota por una escalera para ilustrar la idea de lo que impulsa el efecto de vanguardia: un cuerpo que viene del sistema solar exterior es como una pelota que rebota por un conjunto de escaleras, y cada rebote representa una colisióncon otro cuerpo.
"En el camino, la pelota pierde energía y encontrarás que siempre rebota abajo, nunca arriba", dijo. "Por eso, el cuerpo ya no puede salir del sistema solar interior. Por lo general, solo baja las escaleras, hacia Venus, y un impactador que choca con Venus está bastante feliz de permanecer en el sistema solar interior, por lo que en algún momento volverá a golpear a Venus ".
La Tierra no tiene tal vanguardia para ralentizar sus planetas entrelazados. Esto conduce a una diferencia entre los dos planetas de tamaño similar que las teorías convencionales no pueden explicar, argumentan los autores.
"La idea predominante ha sido que realmente no importa si los planetas chocan y no se fusionan de inmediato, porque se encontrarán de nuevo en algún momento y luego se fusionarán", dijo Emsenhuber.no es lo que encontramos. Descubrimos que terminan convirtiéndose con más frecuencia en parte de Venus, en lugar de regresar a la Tierra. Es más fácil ir de la Tierra a Venus que al revés ".
Para rastrear todas estas órbitas y colisiones planetarias y, en última instancia, sus fusiones, el equipo utilizó el aprendizaje automático para obtener modelos predictivos a partir de simulaciones en 3D de impactos gigantes. Luego, el equipo utilizó estos datos para calcular rápidamente la evolución orbital, incluido el impacto y el impacto.correr y fusionar colisiones, para simular la formación de planetas terrestres en el transcurso de 100 millones de años. En el segundo artículo, los autores proponen y demuestran su escenario de golpe y fuga-retorno para la formación de la luna, reconociendo los problemas principales con el gigante estándarmodelo de impacto.
"El modelo estándar para la luna requiere una colisión muy lenta, relativamente hablando", dijo Asphaug, "y crea una luna que se compone principalmente del planeta impactante, no de la proto-Tierra, que es un problema importante desde queLa luna tiene una química isotópica casi idéntica a la de la Tierra ".
En el nuevo escenario del equipo, un protoplaneta del tamaño aproximado de Marte golpea la Tierra, como en el modelo estándar, pero es un poco más rápido por lo que sigue adelante. Regresa en aproximadamente 1 millón de años para un impacto gigante que se parece mucho ael modelo estándar.
"El doble impacto mezcla las cosas mucho más que un solo evento", dijo Asphaug, "lo que podría explicar la similitud isotópica de la Tierra y la luna, y también cómo habría ocurrido la segunda colisión lenta y fusionada en primer lugar."
Los investigadores creen que la asimetría resultante en la forma en que se juntaron los planetas señala el camino hacia estudios futuros que aborden la diversidad de planetas terrestres. Por ejemplo, no entendemos cómo la Tierra terminó con un campo magnético que es mucho más fuerte que eso.de Venus, o por qué Venus no tiene luna.
Su investigación indica diferencias sistemáticas en dinámica y composición, según Asphaug.
"En nuestra opinión, la Tierra habría acumulado la mayor parte de su material a partir de colisiones que fueron golpes de frente, o más lentas que las experimentadas por Venus", dijo. "Las colisiones en la Tierra que fueran más oblicuas y de mayor velocidadhan terminado preferentemente en Venus. "
Esto crearía un sesgo en el que, por ejemplo, los protoplanetas del sistema solar exterior, a mayor velocidad, se habrían acrecido preferentemente a Venus en lugar de a la Tierra. En resumen, Venus podría estar compuesto de material que fuera más difícil para la Tierraobtener una bodega de.
"Uno pensaría que la Tierra está compuesta más de material del sistema exterior porque está más cerca del sistema solar exterior que Venus. Pero en realidad, con la Tierra en este papel de vanguardia, hace que sea más probable que Venus acumulematerial del sistema solar exterior ", dijo Asphaug.
Los coautores de los dos artículos son Saverio Cambioni y Stephen R. Schwartz en el Laboratorio Lunar y Planetario y Travis SJ Gabriel en la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, Arizona.
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