Permukaan bulan yang sangat kawah dengan membombardir asteroid. Kredit gambar: NASA Klik untuk memperbesar
Tabrakan tabrak lari antara planet embrionik selama periode kritis dalam sejarah awal Tata Surya dapat menjelaskan beberapa sifat planet, asteroid, dan meteorit yang sebelumnya tidak dapat dijelaskan, menurut para peneliti di Universitas California, Santa Cruz, yang menggambarkan Temuan mereka dalam jurnal Nature edisi 12 Januari.
Keempat "terestrial" atau planet berbatu (Bumi, Mars, Venus, dan Merkurius) adalah produk dari periode awal, yang berlangsung selama puluhan juta tahun, dari tabrakan keras antara benda-benda planet dengan berbagai ukuran. Para ilmuwan sebagian besar telah mempertimbangkan peristiwa ini dalam hal pertambahan material baru dan efek lainnya pada planet yang terkena dampak, sementara sedikit perhatian telah diberikan kepada penabrak tersebut. (Menurut definisi, penabrak adalah yang lebih kecil dari dua tubuh yang bertabrakan.)
Tetapi ketika planet bertabrakan, mereka tidak selalu bersatu. Sekitar separuh waktu, penabrak seukuran planet yang mengenai benda seukuran planet lainnya akan memantul, dan tabrakan tabrak lari ini memiliki konsekuensi drastis bagi penabrak itu, kata Erik Asphaug, profesor ilmu bumi di UCSC dan penulis pertama dari kertas Nature.
"Anda berakhir dengan planet-planet yang meninggalkan tempat kejadian kejahatan tampak sangat berbeda dari ketika mereka datang - mereka dapat kehilangan atmosfer, kerak, bahkan mantelnya, atau mereka dapat dipecah menjadi sebuah keluarga benda yang lebih kecil," kata Asphaug .
Sisa-sisa penabrak yang terganggu ini dapat ditemukan di seluruh sabuk asteroid dan di antara meteorit, yang merupakan fragmen dari benda-benda planet lain yang telah mendarat di Bumi, katanya. Bahkan planet Merkurius mungkin merupakan penabrak tabrak lari yang memiliki banyak lapisan luarnya dilucuti, meninggalkannya dengan inti yang relatif besar dan kerak dan mantel tipis, kata Asphaug. Skenario itu tetap spekulatif, dan membutuhkan studi tambahan, katanya.
Asphaug dan peneliti postdoctoral Craig Agnor menggunakan komputer yang kuat untuk menjalankan simulasi berbagai skenario, mulai dari pertemuan penggembalaan hingga serangan langsung antar planet dengan ukuran yang sebanding. Coauthor Quentin Williams, profesor ilmu bumi di UCSC, menganalisis hasil simulasi ini dalam hal efeknya pada komposisi dan keadaan akhir dari objek yang tersisa.
Para peneliti menemukan bahwa bahkan pertemuan dekat di mana kedua objek tidak benar-benar bertabrakan dapat sangat mempengaruhi objek yang lebih kecil.
"Ketika dua benda besar saling berdekatan, gaya gravitasi mendorong perubahan fisik yang dramatis - mendekompresi, melelehkan, melepaskan material, dan bahkan memusnahkan objek yang lebih kecil," kata Williams. "Anda dapat melakukan banyak fisika dan kimia pada objek di Tata Surya tanpa menyentuhnya."
Sebuah planet memberikan tekanan yang sangat besar pada dirinya sendiri melalui gravitasi diri, tetapi tarikan gravitasi dari benda yang lebih besar yang lewat di dekatnya dapat menyebabkan tekanan itu turun dengan cepat. Efek dari depressurisasi ini bisa meledak, kata Williams.
"Ini seperti membuka tutup minuman paling berkarbonasi di dunia," katanya. “Apa yang terjadi ketika sebuah planet mengalami dekompresi hingga 50 persen adalah sesuatu yang tidak kita pahami dengan baik pada tahap ini, tetapi itu dapat mengubah kimia dan fisika di semua tempat, menghasilkan kerumitan bahan yang bisa menjelaskan heterogenitas dengan sangat baik kita lihat di meteorit. "
Pembentukan planet-planet terestrial diperkirakan telah dimulai dengan fase pertambahan lembut dalam cakram gas dan debu di sekitar Matahari. Planet-planet embrionik melahap sebagian besar materi di sekitar mereka sampai Tata Surya bagian dalam menampung sekitar 100 planet Bulan seukuran planet Mars, kata Asphaug. Interaksi gravitasi satu sama lain dan dengan Jupiter kemudian membuang protoplanet ini dari orbit melingkar mereka, memicu era dampak raksasa yang mungkin berlangsung 30 hingga 50 juta tahun, katanya.
Para ilmuwan telah menggunakan komputer untuk mensimulasikan pembentukan planet-planet terestrial dari ratusan benda yang lebih kecil, tetapi sebagian besar dari simulasi itu mengasumsikan bahwa ketika planet bertabrakan mereka menempel, kata Asphaug.
"Kami selalu tahu itu perkiraan, tetapi sebenarnya tidak mudah bagi planet untuk bergabung," katanya. "Perhitungan kami menunjukkan bahwa mereka harus bergerak cukup lambat dan menekan hampir secara langsung untuk melakukan akresi."
Adalah mudah bagi sebuah planet untuk menarik dan mengeluarkan objek yang jauh lebih kecil daripada dirinya sendiri. Namun, dalam benturan raksasa di antara benda-benda berukuran planet, penabrak ini sebanding ukurannya dengan target. Dalam kasus penabrak seukuran Mars yang menabrak sasaran seukuran Bumi, penabrak akan sepersepuluh massa tetapi sepenuhnya setengah dari diameter Bumi, kata Asphaug.
“Bayangkan dua planet bertabrakan, satu setengah lebih besar dari yang lain, pada sudut tumbukan 45 derajat. Sekitar setengah dari planet yang lebih kecil tidak benar-benar memotong planet yang lebih besar, sementara separuh lainnya berhenti mati di jalurnya, ”kata Asphaug. "Jadi ada pencukuran besar yang terjadi, dan kemudian Anda mendapatkan kekuatan pasang surut yang sangat kuat yang bekerja pada jarak dekat. Kombinasi ini berfungsi untuk memisahkan planet yang lebih kecil bahkan ketika planet itu pergi, jadi dalam kasus yang paling parah, penabrak itu kehilangan sebagian besar mantelnya, belum lagi atmosfer dan keraknya. "
Menurut Agnor, seluruh masalah pembentukan planet ini sangat kompleks, dan mengungkap peran yang dimainkan oleh tabrakan tabrakan tabrak lari membutuhkan studi lebih lanjut. Namun, dengan memeriksa tabrakan planet dari perspektif penabrak, para peneliti UCSC telah mengidentifikasi mekanisme fisik yang dapat menjelaskan banyak fitur membingungkan asteroid.
Tabrakan tabrak lari dapat menghasilkan beragam jenis asteroid, kata Williams. "Beberapa asteroid terlihat seperti planet kecil, tidak terlalu terganggu, dan di ujung lain adalah yang menyerupai tulang anjing kaya besi di luar angkasa," katanya. “Ini adalah mekanisme yang dapat menghilangkan berbagai jumlah material berbatu yang menyusun kerak dan mantel. Apa yang tertinggal dapat berkisar dari hanya inti yang kaya zat besi melalui serangkaian campuran dengan jumlah silikat yang berbeda. "
Salah satu teka-teki sabuk asteroid adalah bukti meluasnya asteroid global. Dampak pemanasan tidak efisien karena menyimpan panas secara lokal. Tidak jelas apa yang bisa mengubah asteroid menjadi gumpalan cair besar, tetapi depresurisasi dalam tabrakan tabrak lari mungkin bisa melakukan trik, kata Asphaug.
"Jika tekanan turun dengan faktor dua, Anda bisa beralih dari sesuatu yang hanya panas ke sesuatu yang meleleh," katanya.
Depressurisasi juga dapat mendidihkan air dan melepaskan gas, yang akan menjelaskan mengapa banyak meteorit berbeda cenderung bebas air dan zat volatil lainnya. Ini dan proses lain yang terlibat dalam tabrakan tabrak lari harus dipelajari secara lebih rinci, kata Asphaug.
"Ini adalah mekanisme baru untuk evolusi planet dan pembentukan asteroid, dan ini menunjukkan banyak skenario menarik yang memerlukan studi lebih lanjut," katanya.
Sumber Asli: NASA Astrobiology
