Die reacties op lang geleden botsingen kunnen helpen verklaren waarom de twee werelden zo verschillend zijn
Het vroege zonnestelsel kan vol botsingen zijn geweest tussen babyplaneten (een smash-up getoond in de illustratie van deze kunstenaar). Maar meer van de fragmenten van die botsingen kleefden aan Venus dan aan de aarde, suggereert een nieuwe studie.
Bekvechtende broers en zussen hebben misschien ruimterotsen geslingerd toen ze jong waren.
Simulaties suggereren dat ruimterotsen zowel de pasgeboren aarde als Venus troffen, maar veel van de rotsen die alleen de aarde graasden, sloegen – en bleven – vasthouden aan Venus. Dat verschil in vroege effecten zou kunnen helpen verklaren waarom de aarde en Venus tegenwoordig zo’n verschillende werelden zijn, melden onderzoekers 23 september in de Planetair wetenschappelijk tijdschrift.
“De uitgesproken verschillen tussen de aarde en Venus, ondanks hun vergelijkbare banen en massa’s, is een van de grootste puzzels in ons zonnestelsel geweest”, zegt planetaire wetenschapper Shigeru Ida van het Tokyo Institute of Technology, die niet betrokken was bij de nieuwe werk. Deze studie introduceert “een nieuw punt dat nog niet eerder aan de orde is gesteld”.
Wetenschappers hebben doorgaans gedacht dat er twee manieren zijn waarop botsingen tussen babyplaneten kunnen plaatsvinden. De objecten kunnen elkaar schampen en elk hun weg vervolgen, in een hit-and-run botsing. Of twee protoplaneten kunnen aan elkaar plakken, of samengroeien, waardoor één grotere planeet ontstaat. Planetaire wetenschappers gaan er vaak van uit dat elke hit-and-run botsing uiteindelijk leidt tot aanwas. Objecten die botsen, moeten banen hebben die elkaar kruisen, dus ze zullen zeker steeds opnieuw botsen en uiteindelijk moeten blijven plakken.
Maar eerder werk van planetaire wetenschapper Erik Asphaug van de Universiteit van Arizona in Tucson en anderen suggereert dat dit niet zo is. Er zijn speciale omstandigheden nodig om twee planeten te laten samensmelten, zegt Asphaug, zoals relatief lage impactsnelheden, dus hit-and-runs waren waarschijnlijk veel gebruikelijker in het jonge zonnestelsel.
Asphaug en collega’s vroegen zich af wat dat zou hebben betekend voor de aarde en Venus, twee ogenschijnlijk vergelijkbare planeten met enorm verschillende klimaten. Beide werelden zijn ongeveer even groot en even zwaar, maar de aarde is nat en zacht, terwijl Venus een verschroeiend, zuur hellend landschap is (SN: 13-02-18).
“Als ze op vergelijkbare paden begonnen, nam Venus op de een of andere manier een verkeerde afslag”, zegt Asphaug.
Het team voerde ongeveer 4.000 computersimulaties uit waarin protoplaneten ter grootte van Mars in een jonge aarde of Venus stortten, ervan uitgaande dat de twee planeten zich op hun huidige afstand van de zon bevonden. De onderzoekers ontdekten dat ongeveer de helft van de tijd inkomende protoplaneten de aarde graasden zonder direct te botsen. Van die ontsnapte botslichamen kwam ongeveer de helft in botsing met Venus.
In tegenstelling tot de aarde, heeft Venus uiteindelijk de meeste objecten die haar in de simulaties raakten, opgehoopt. Het raken van de aarde vertraagde eerst binnenkomende objecten voldoende om ze later aan Venus te laten kleven, suggereert de studie. “Je hebt deze onbalans waarbij dingen die de aarde raken, maar niet blijven plakken, de neiging hebben om op Venus te eindigen”, zegt Asphaug. “We hebben een fundamentele verklaring voor waarom Venus uiteindelijk anders aangroeide dan de aarde.”
Als dat echt is wat er is gebeurd, zou dat een aanzienlijk effect hebben op de samenstelling van de twee werelden. De aarde zou eindigen met meer van de buitenste mantel en korstmateriaal van de inkomende protoplaneten, terwijl Venus meer van hun ijzerrijke kernen zou krijgen.
De onbalans in inslagen zou zelfs enkele grote Venusiaanse mysteries kunnen verklaren, zoals waarom de planeet geen maan heeft, waarom hij zo langzaam draait en waarom hij geen magnetisch veld heeft – hoewel “dit met de hand zwaaiende vermoedens zijn”, zegt Asphaug .
Ida zegt dat hij hoopt dat toekomstig werk die vragen dieper zal onderzoeken. “Ik kijk uit naar vervolgonderzoeken om te onderzoeken of het nieuwe resultaat het verschil tussen Aarde en Venus daadwerkelijk verklaart”, zegt hij.
Het idee past in een groeiend debat onder planetaire wetenschappers over hoe het zonnestelsel is opgegroeid, zegt planetaire wetenschapper Seth Jacobson van de Michigan State University in East Lansing. Werd het gewelddadig gebouwd, met veel gigantische botsingen, of rustig, met planeten die soepel groeiden via aan elkaar plakkende kiezelstenen?
“Dit papier valt aan het einde van veel gigantische inslagen”, zegt Jacobson.
Elke rotsachtige planeet in het zonnestelsel zou een heel andere chemie en structuur moeten hebben, afhankelijk van welk scenario waar is. Maar wetenschappers kennen de chemie en structuur van slechts één planeet met enig vertrouwen: de aarde. En de vroege geschiedenis van de aarde is overschreven door platentektoniek en andere geologische activiteit. “Venus is de ontbrekende schakel”, zegt Jacobson. “Meer informatie over de chemie en interieurstructuur van Venus zal ons meer vertellen over de vraag of het een gigantische impact had of niet.”
Drie missies naar Venus zullen naar verwachting worden gelanceerd in de late jaren 2020 en 2030 (SN: 6/2/21). Die zouden moeten helpen, maar er wordt niet verwacht dat ze het soort gedetailleerde samenstellingsmetingen uitvoeren die het mysterie definitief zouden kunnen oplossen. Dat zou een langlevende lander vergen, of een voorbeeld van een terugkeermissie, die beide buitengewoon moeilijk zouden zijn op hete, vijandige Venus.
“Ik wou dat er een eenvoudigere manier was om het te testen”, zegt Jacobson. “Ik denk dat we onze energie daar moeten concentreren als wetenschappers die zich bezighouden met de vorming van aardse planeten.”
