Co późne ciężkie bombardowanie zrobiłoby z powierzchnią Ziemi?

Jeśli chodzi o skały kosmiczne zderzające się z Ziemią, wyróżniają się dwie. Jest ten, który zabił dinozaury 65 milionów lat temu (żegnaj T. rex, witaj ssaki!) i ten, który uformował ziemski księżyc. Asteroida, która pędziła w stronę Półwyspu Jukatan i zniszczyła dinozaury, miała zaledwie 10 kilometrów średnicy. Z drugiej strony ciało, z którego powstał Księżyc, było prawdopodobnie wielkości Marsa. Ale pomiędzy potężnym uderzeniem, w wyniku którego powstał Księżyc, a stosunkowo niewielkim prekursorem śmierci dinozaurów, w Ziemię musiały uderzyć inne obiekty.

Na jesiennym posiedzeniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej w 2023 r. naukowcy omówili swoje odkrycia dotyczące sposobu, w jaki nasza planeta została ukształtowana przez asteroidy, które uderzyły w wczesną Ziemię, powodując wszystko, począwszy od Ogromne topnienie obejmuje obszary powierzchni Do Starożytne tsunami, które przetoczyło się przez świat.

Modelowanie topnienia

Kiedy uderzający obiekt na Księżycu zderzył się z Ziemią, znaczna część świata zamieniła się w morze stopionej skały zwanej oceanem magmy (o ile nie uległa ona już stopieniu) ). Od tego momentu, powiedział, Ziemia nie ma już żadnych znaczących dodatków do masy Simone Marchi, planetolog z Southwest Research Institute, który stworzył modele komputerowe wczesnego Układu Słonecznego i jego ciał planetarnych, w tym Ziemi. „Ale te szczątki nadal latają” – powiedział. W tej późniejszej fazie akrecji prawdopodobnie nie było kolejnego uderzenia na skalę księżycową, ale prawdopodobnie obejmowała nadchodzące duże asteroidy. Prognozy dotyczące rozmiaru i rozkładu częstotliwości tych śmieci kosmicznych wskazują, że „powinna istnieć duża liczba obiektów o średnicy większej niż, powiedzmy, 1000 kilometrów” – powiedział Marchi.

Niestety, w zapisie skalnym niewiele jest wyraźnych dowodów na te uderzenia aż do około 3,5 miliarda lat temu. Dlatego naukowcy tacy jak Marchi mogą spojrzeć na Księżyc, aby oszacować, ile obiektów musiało zderzyć się z Ziemią.

Uzbrojeni w wielkość i liczbę uderzeń Marchi i jego współpracownicy zbudowali model opisujący, jako funkcję czasu, objętość topnienia, która powinna wynikać z tego uderzenia w powierzchnię Ziemi. Oceany magmy istniały w przeszłości, ale uderzenia o średnicy większej niż 100 km nadal topiły wiele skał i musiały radykalnie zmienić wczesną Ziemię.

W odróżnieniu od mniejszych uderzeń, zgodnie z modelami, objętość topnienia wytwarzanego przez obiekty tej wielkości nie jest zlokalizowana w kraterze. Każdy krater istnieje tylko chwilowo, ponieważ skała jest zbyt płynna, aby utrzymać jakąkolwiek strukturę. Marchi porównuje to do wrzucenia kamienia do wody. „Jest taki moment, że w wodzie pojawia się wgłębienie, ale potem wszystko się zapada i wypełnia, ponieważ jest to ciecz”.

Objętość stopionego materiału jest znacznie większa niż ilość wydobytej skały, więc Marchi może obliczyć, ile stopionego materiału mogło się rozlać i pokryć części powierzchni Ziemi przy każdym uderzeniu. Rezultatem jest oszałamiająca mapa objętości stopu. W ciągu mniej więcej pierwszego miliarda lat historii Ziemi prawie cała powierzchnia była w pewnym momencie pokryta stopioną skorupą. Duża część tej historii już minęła, ponieważ procesy atmosferyczne, powierzchniowe i tektoniczne zachodzące na naszej aktywnej planecie stale modyfikują znaczną część zapisu skalnego.

Szklane kulki

Jeszcze między 3,5 a 2,5 miliarda lat temu zapis skalny był rzadki. Jednak w dwóch miejscach, w Australii i Republice Południowej Afryki, zachowały się dowody uderzeń w postaci granulek. Te maleńkie szklane kulki powstają natychmiast po uderzeniu, które wyrzuca parującą skałę w niebo. Gdy pióropusz powraca na ziemię, małe kropelki zaczynają się kondensować i padać deszcz.

„To niezwykłe, że możemy znaleźć te sferyczne warstwy uderzeniowe sprzed 3,5 miliarda lat” – powiedział Marchi.