Nedslagets utveckling tre timmar efter kollisionen. Bildkredit: Horner et al. Klicka för att förstora
Enligt nuvarande modeller för planetbildning har Merkurius för mycket massa. En ny förklaring föreslår att Merkurius skapades från en mycket större moderplanet som kolliderade med en gigantisk asteroid för 4,5 miljarder år sedan. Astronomer från universitetet i Bern körde olika scenarier som modellerade tidiga versioner av Merkurius. Detta scenario av en tidig katastrof matchade bäst den nuvarande massan och sammansättningen av Merkurius. En del av det utskjutna materialet skulle ha tagit sig hela vägen till Venus och till och med till jorden.
En ny datorsimulering av Merkurius bildning visar ödet för material som sprängdes ut i rymden när en stor protoplanet kolliderade med en gigantisk asteroid för 4,5 miljarder år sedan. Simuleringarna, som spårar materialet över flera miljoner år, belyser varför Merkurius är tätare än förväntat och visar att en del av det utstötade materialet skulle ha hittat till jorden och Venus.
'Mercury är en ovanligt tät planet, vilket tyder på att den innehåller mycket mer metall än vad som kan förväntas för en planet av dess storlek. Vi tror att Merkurius skapades från en större föräldrakropp som var inblandad i en katastrofal kollision, men fram till dessa simuleringar var vi inte säkra på varför så lite av planetens yttre skikt samlades igen efter nedslaget”, säger Dr Jonti Horner, som presenterar resultat vid Royal Astronomical Society's National Astronomy Meeting den 5 april.
För att lösa detta problem körde Dr Horner och hans kollegor från universitetet i Bern två uppsättningar storskaliga datorsimuleringar. Den första undersökte materialets beteende i både protoplaneten och den inkommande projektilen; dessa simuleringar var bland de mest detaljerade hittills, efter ett stort antal partiklar och realistiskt modellerade beteendet hos olika material inuti de två kropparna. I slutet av de första simuleringarna fanns en tät kvicksilverliknande kropp kvar tillsammans med en stor del av snabbt flyende skräp. Banorna för de utstötta partiklarna matades sedan in i en andra uppsättning simuleringar som följde skräpets rörelse i flera miljoner år. Utstötta partiklar spårades tills de antingen landade på en planet, kastades in i det interstellära rymden eller föll in i solen. Resultaten gjorde det möjligt för gruppen att räkna ut hur mycket material som skulle ha fallit tillbaka på Merkurius och undersöka andra sätt på vilka skräp rensas upp i solsystemet.
Gruppen fann att skräpets öde berodde på var Merkurius träffades, både när det gäller dess omloppsbana och när det gäller kollisionsvinkeln.
Även om en ren gravitationsteori antydde att en stor del av skräpet så småningom skulle falla tillbaka på Merkurius, visade simuleringarna att det skulle ta upp till 4 miljoner år för 50 % av partiklarna att landa tillbaka på planeten och under denna tid skulle många vara förs bort av solstrålning. Detta förklarar varför Merkurius behöll en mycket mindre andel än förväntat av materialet i dess yttre lager.
Simuleringarna visade också att en del av det utskjutna materialet tog sig till Venus och jorden. Även om detta bara är en liten del, illustrerar det att material relativt lätt kan överföras mellan de inre planeterna. Med tanke på mängden material som skulle ha kastats ut i en sådan katastrof, är det troligt att det finns en rimlig mängd (möjligen så mycket som 16 miljoner miljarder ton [1,65×10^19 kg]) proto-Mercurius i jorden.
Originalkälla: RAS News Release