La Terre et Vénus ont grandi comme des planètes rebelles

Daniel Stolte, Communications universitaires

23 septembre 2021

Une illustration par un artiste d’une collision de deux objets massifs.
NASA / JPL-Caltech

La formation des planètes – le processus de formation de planètes propres, rondes et distinctes à partir d’un nuage en rotation d’astéroïdes rigides et de miniplanètes – était probablement encore plus déroutante et compliquée que la plupart des scientifiques ne l’admettraient, selon une nouvelle étude menée par l’université lunaire de l’Arizona. et laboratoire planétaire.

Les résultats remettent en question la vision conventionnelle selon laquelle les collisions de blocs de construction plus petits les font se coller et qu’au fil du temps, les collisions répétées collectent de nouveaux matériaux sur la planète bébé en pleine croissance.

Au lieu de cela, les auteurs proposent et démontrent des preuves d’un nouveau scénario de “hit and run-back” dans lequel les corps pré-planétaires ont passé une grande partie de leur voyage à travers le système solaire interne dans des collisions et des ricochets. courir à nouveau ensemble plus tard. Ayant ralenti leur première collision, ils sont plus susceptibles de rester ensemble la prochaine fois. Imaginez un jeu de billard où les boules sont debout, pas un bonhomme de neige lançant des boules de neige, et vous voyez l’idée.

La recherche sera publiée dans deux rapports dans The Planetary Science Journal le 23 septembre, l’un portant sur Vénus et la Terre et l’autre sur la Lune. Selon un groupe d’auteurs dirigé par un professeur de sciences planétaires et du LPL, les deux publications sont au cœur de Erik Asphaugon ignore en grande partie que les énormes effets ne sont pas des fusions aussi efficaces que le pensaient les scientifiques.

“Nous constatons que la plupart des collisions géantes, même relativement” lentes “, sont des chocs. Cela signifie que pour que deux planètes se rejoignent, vous devez généralement les ralentir en cas de collision”, a déclaré Asphaug. “La principale chose à propos des affrontements de géants, comme la formation de la Lune comme seul événement, est probablement fausse. Il a probablement fallu deux affrontements de suite.”

Planètes intérieures : Mercure, Vénus, la Terre et Mars

Les planètes telluriques du système solaire interne, représentées à l’échelle. Selon la théorie de l’accrétion de phase tardive, Mars et Mercure (avant gauche et droite) sont ceux qui restent de la population originale d’embryons en collision, et Vénus et la Terre se sont développées comme une série d’affrontements géants. De nouvelles recherches se concentrent sur la prédominance des collisions dans les collisions géantes et suggèrent que le prototype de la Terre aurait agi “à la pointe de la technologie” en ralentissant le mouvement des corps de la taille d’une planète. Mais pour la plupart, ils sont reliés par la proto-Vénus, ce qui signifie qu’il était plus facile pour Vénus d’obtenir des corps du système solaire externe.
Lsmpascal – Wikimedia Commons

Une conclusion est que Vénus et la Terre auraient eu des expériences très différentes de croissance en tant que planètes, même si elles sont des voisins immédiats du système solaire interne. Dans cet article, présidé par Alexandre Emsenhuber, qui a fait le travail postdoctoral au Laboratoire d’Asphaug et est actuellement à l’Université Ludwig Maximilian de Munich, la jeune Terre aurait contribué à ralentir la collision des planètes entre planètes, les rendant plus susceptibles de se heurter. Vénus et respectez-la.

“Nous pensons que lors de la formation du système solaire, la Terre primitive a agi comme un pionnier de Vénus”, a déclaré Emsenhuber.

Les scientifiques appellent le système solaire un puits gravitationnel, un concept populaire dans les expositions scientifiques. Les visiteurs jettent une pièce dans un puits de gravité en forme d’entonnoir, puis regardent leur argent passer par plusieurs orbites avant de tomber dans le plan médian. Plus la planète est proche du soleil, plus la gravité des planètes est forte. C’est pourquoi les planètes intérieures du système solaire sur lesquelles ces études se sont concentrées – Mercure, Vénus, la Terre et Mars – tournent autour du soleil plus rapidement que, par exemple, Jupiter, Saturne et Neptune. Par conséquent, plus un objet se rapproche du soleil, plus il a de chances d’y rester.

Ainsi, lorsque la planète intermédiaire a frappé la Terre, elle était moins susceptible de coller à la Terre et plus susceptible d’atteindre Vénus, a expliqué Asphaug.

“La Terre agit comme un bouclier, offrant un premier arrêt contre ces planètes en collision”, a-t-il déclaré. “Plus probablement qu’improbable, une planète qui rebondit de la Terre frappera Vénus et la rejoindra.”

Emsenhuber utilise l’analogie d’une balle rebondissant dans les escaliers pour illustrer l’idée qui guide le défaut d’avant-garde : le corps venant du système solaire externe est comme une balle rebondissant dans les escaliers, chaque rebond représentant une collision avec l’autre. . corps.

“Sur le chemin, la balle perd de l’énergie et vous voyez qu’elle rebondit toujours vers le bas, jamais vers le haut”, a-t-il déclaré. “A cause de cela, le corps ne peut plus quitter le système solaire interne. Habituellement, on ne descend que vers Vénus et l’impacteur qui entre en collision avec Vénus est assez heureux dans le système solaire interne, donc à un moment donné, il frappe à nouveau Vénus. “

Il n’y a pas d’avant-garde sur terre pour ralentir ses planètes entrelacées. Cela conduit à une différence entre deux planètes de taille similaire, que les théories conventionnelles ne peuvent pas expliquer, affirment les auteurs.

“L’idée écrasante a été que peu importe si les planètes entrent en collision et ne fusionnent pas tout de suite, car à un moment donné, elles reviendront ensemble puis se réuniront”, a déclaré Emsenhuber. “Mais nous ne le trouverons pas. Nous constatons qu’ils font davantage partie de Vénus au lieu de retourner sur Terre. Il est plus facile d’aller de la Terre à Vénus que l’inverse.”

Simulation des conséquences d'une collision entre une jeune Terre et une autre planète

On pense que la lune est le résultat d’un affrontement massif. Selon la nouvelle théorie, il y a eu deux affrontements géants consécutifs s’étalant sur environ un million d’années, impliquant Theia et une proto-Terre de la taille de Mars. Dans cette image, la collision prévue est simulée en 3D environ une heure après la collision. La vue en coupe montre les noyaux de fer. Theia (ou la majeure partie) peut à peine s’échapper, donc une collision est probable.
A. Emsenhuber / Université de Berne / Université de Munich

Pour suivre les orbites et les collisions de toutes ces planètes, et finalement leurs fusions, l’équipe a utilisé l’apprentissage automatique pour obtenir des modèles prévisibles à partir de simulations 3D de chocs géants. L’équipe a ensuite utilisé ces données pour calculer rapidement l’évolution orbitale, y compris les collisions et les collisions, afin de simuler la formation de planètes telluriques sur 100 millions d’années. Dans le deuxième article, les auteurs proposent et démontrent leur scénario de délit de fuite pour la formation de la Lune, reconnaissant les principaux problèmes du modèle standard de course géante.

“Le modèle standard de la lune nécessite une collision relativement lente”, a déclaré Asphaug, “et il crée une lune composée principalement de la planète en collision, et non de la proto-Terre, ce qui est un gros problème car la lune est une chimie isotopique qui est presque identique à la Terre.”

Selon le nouveau scénario de l’équipe, une protoplanète de la taille de Mars entrera en collision avec la Terre, comme dans un modèle conventionnel, mais sera légèrement plus rapide, donc cela continuera. Il renvoie un coup géant qui ressemble à un modèle normal dans environ 1 million d’années.

“Une double collision interfère avec bien plus d’un événement”, a déclaré Asphaug, “ce qui peut expliquer la similitude isotopique de la Terre et de la Lune, et comment une autre collision lente et confluente se serait produite.”

Selon les scientifiques, l’asymétrie de l’assemblage planétaire pointe vers de futures études sur la diversité des planètes telluriques. Par exemple, nous ne comprenons pas comment la Terre est entrée dans un champ magnétique beaucoup plus fort que Vénus ou pourquoi Vénus n’a pas de lune.

Selon Asphaug, leurs recherches montrent des différences systématiques dans la dynamique et la composition.

“Nous pensons que la Terre aurait collecté la plupart de ses matériaux à partir de collisions qui ont été battues ou autrement plus lentes que celles subies par Vénus”, a-t-il déclaré. “Des collisions plus inclinées et à plus grande vitesse avec la Terre se seraient de préférence terminées sur Vénus.”

Cela créerait un biais dans lequel, par exemple, les protoplanètes du système solaire externe préféreraient être portées à Vénus à des vitesses plus élevées que la Terre. En bref, Vénus était peut-être composée d’un matériau plus difficile à obtenir sur Terre.

“On pourrait penser que la Terre est composée de plus de matière du système externe car elle est plus proche du système externe du système solaire que Vénus.

Les deux articles sont co-écrits par Saverio Cambioni et Stephen R. Schwartz des Lunar and Planetary Laboratories, et Travis SJ de Gabriel de l’Université d’État de l’Arizona à Tempes, Arizona.

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