Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 21.07.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Планетезимали могли несколько раз полностью уничтожить атмосферу Земли

Планетезимали могли несколько раз полностью уничтожить атмосферу Земли
shortstoryf

Сегодняшняя атмосфера Земли, скорее всего, имеет мало общего по сравнению со временем, когда Земля только сформировалась в своем теперешнем виде. Об этом свидетельствуют геохимические данные, которые показывают, что земная атмосфера могла быть полностью уничтожена по крайней мере дважды с начала ее формирования более 4 миллиардов лет назад. Однако, неясно, какие межпланетные силы могли бы привести к такому драматическому результату.

Исследователи из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT), Еврейского университета в Израиле (Hebrew University) и Калифорнийского технологического института (Caltech), возможно, обнаружили вероятный сценарий такого развития событий. Причина полного уничтожения земной атмосферы — неустанная бомбардировка небольшими космическими камнями (планетезимелями) во времена, когда только-только сформировалась Луна. Эти камни влетали в скопления атмосферного газа с такой силой, которая была способна надолго изгнать небольшие ее порции в космос. Ученые даже рассчитали, что десятки тысяч таких малых воздействий могли эффективно выбросить в космос всю первородную атмосферу Земли. В своих мыслях они идут даже дальше: такие столкновения могли воздействовать на атмосферы Венеры и Марса, возможно, так же очистив их.

Фактически, исследователи обнаружили, что маленькие планетезимали могут быть намного эффективнее гигантских космических тел в плане уноса атмосферы планеты в космическое пространство. В своих расчетах они ученые показали, что для того, чтобы рассеять всю атмосферу, потребуется гигантский объект с массой Земли. А большое количество очень маленьких тел в сумме создает такой же эффект, как и большое, только он растянут во времени. Выходит, что ранние условия на планете могли бы быть совершенно иными для возникновения жизни, нежели принято полагать сейчас.

«Это открытие дает нам новые начальные условия для понимания того, на что вероятнее всего походила атмосфера ранней Земли. Сейчас мы находится в новой отправной точкой, из которой отправимся в путешествие для того, чтобы понять тот состав атмосферы, и те условия, которые способствовали развитию жизни», — Хилк Шлихтинг, профессор Департамента земных, атмосферных и планетарных наук MIT.

Эффективность уничтожения

Группа попыталась исследовать, какая часть атмосферы сохранится, а какая будет потеряна при воздействии различных космических тел, от гигантских, размером с Марс, до маленьких, размерами 25 километров и меньше, что эквивалентно тем, которые вращаются в поясе астероидов между орбитами Земли и Марса. Были проведены числовые исследования, результатом которых стало вычисление силы столкновения, которая будет высвобождена телом определенной массы, летящим на определенной скорости, а так же потери атмосферных газов. Столкновение с гигантским телом, размером с Марс, как получилось в расчетах, вызвало бы ударную взрывную волну, прошедшую через всю структуру Земли, приводя к существенным колебаниям почвы. Тоже самое произошло бы на Земле, если бы повсюду начались одновременные гигантские землетрясения. Сила этих колебаний почвы вызвала бы процесс, который передался бы в атмосферу и сумел потенциально изгнать существенную часть атмосферы, если не всю.

Молодая Земля

Рисунок художника, на котором изображена молодая Земля и малые астероиды на ее орбите. Источник: NASA

Однако, если бы такое гигантское столкновение произошло, то оно должно было также расплавить все на планете, превращая ее внутреннюю структуру в однородный жидкий сплав. Но, как говорят ученые, столкновение с таким телом совершенно невероятно. Поэтому они решили вычислить эффекты, которые будут влиять на атмосферу Земли посредством большого количества намного меньших космических объектов. Такие объекты во время удара о поверхность Земли произведут своеобразный взрыв, который поднимет в атмосферу куски породы и газа. Самый большой из всех объектов этого класса мог бы быть достаточно большим, чтобы поднять весь газ из атмосферы выше меридиональной плоскости (плоскости, которая перпендикулярна к линии траектории падающего тела). Но при воздействии меньших тел, атмосфера может потерять не всю, а лишь какую-то часть.

Для того, чтобы полностью уничтожить всю планету Земли, как вычислили ученые, планета должна подвергаться воздействию десятков тысяч малых небесных тел. Такой сценарий, вероятнее всего и происходил 4.5 миллиарда лет назад, как раз во время, когда формировалась Луна. Вообще, тот период времени является эпохой космического хаоса, когда сотни тысяч космических осколков, кружащих вокруг Солнечной системы, сталкивались и формировали планеты, луны и другие тела.

«Мы уверены, тогда действительно было много импакторов малых размеров. Но одно маленькое воздействие не может нанести вред атмосфере, но коллективно они намного более эффективны, чем гигантские воздействия и могли легко выбросить в космос атмосферу всей Земли», — продолжает Шлихтинг.

Безудержный эффект

Вскоре Шлихтинг поняла, что суммарное воздействие малых объектов может быть очень эффективным при уничтожении атмосферы вообще любой планеты. Другие ученые уже измерили состав Земли и сравнили его с Венерой и Марсом. Эти исследования показали, что, в то время как у каждой планеты есть примерно одинаковое количество благородных газов, Венера в основном составлена из хондритов — каменных метеоритов, которые являются исконными остатками ранней Солнечной системы. В результате этого было установлено, что если бы Венера и Земля подвергались воздействию похожих малых тел, то атмосфера Венеры должна была также уничтожена. После этого команда вернулась к моделированию таких воздействий, чтобы попытаться обнаружить какие различия, вызванные атмосферами этих планет.

Был обнаружен один интересный эффект: как только половина атмосферы планеты была потеряна, малым астероидам становится намного легче выбросить оставшуюся половину в космос. Исследователи вычислили, что атмосфера Венеры должна быть всего лишь немного более массивной, по сравнению с Землей, чтобы сохранить себя в целости, в то время как Земля потеряет уже половину своей. Это явление Шлихтинг сравнивает с эффектом цепной реакции: как только масса атмосферы подходит к критической, эффект ее уноса выражается сильнее.

Точка отсчета

В течение исследования у группы возник неизбежный вопрос: так откуда все таки появилась атмосфера у Земли снова? После дальнейших вычислений ученые пришли к выводу, что те же самые объекты, которые выбросили газ в космос, возможно, могли бы насытить атмосферу новыми.

«Когда происходит удар, то планетезималь расплавляется, а его газовая составляющая может попасть в атмосферу. Поэтому они могут не только уничтожать, но и восстанавливать.

Они опять взялись за расчеты и вычислили, что газовый состав атмосферы может быть полностью восстановлен также с помощью воздействия десятков тысяч космических каменных тел. В то же время, Джей Мелош из Университета Пердью говорит, что заключения Шлихтинг являются удивительными, поскольку большинство ученых все же уверено, что атмосфера Земли когда-то была уничтожена одним большим ударным воздействием. Существуют и другие теории, но они опираются на воздействие ультрафиолетового излучения или необычайно активного солнечного ветра, а никак не на астероиды.

По информации Массачусетского технологического института.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google