Uderzenie gigantycznej asteroidy przesunęło oś największego księżyca Układu Słonecznego

Około 4 miliardy lat temu asteroida uderzyła w naturalnego satelitę Jowisza, Ganimedesa, przez co oś największego księżyca Układu Słonecznego przesunęła się. Obiekt musiał być około 20 razy większy niż ten, który zakończył erę dinozaurów na Ziemi.

Księżyc Jowisza, Ganimedes

.Ganimedes jest największym księżycem w Układzie Słonecznym, jest większy od planety Merkury, a astronomowie interesują się nim ze względu na oceany ciekłej wody pod jego lodową powierzchnią. Podobnie jak naturalny satelita Ziemi, jest zablokowany tidalnie, co oznacza, że zawsze jest skierowany tą samą stroną do planety, wokół której krąży. Na znacznej części swojej powierzchni księżyc jest pokryty bruzdami, które tworzą koncentryczne okręgi wokół jednego konkretnego miejsca, co doprowadziło naukowców w latach 80. do wniosku, że są one wynikiem dużego uderzenia.

„Wszystkie księżyce Jowisza: Io, Europa, Ganimedes i Callisto mają interesujące indywidualne cechy, ale szczególną uwagę zwracają bruzdy na Ganimedesie. Wiemy, że ta cecha powstała w wyniku uderzenia asteroidy około 4 miliardy lat temu, ale nie byliśmy pewni, jak duże było to uderzenie i jaki miało wpływ na księżyc” – mówi Hirata Naoyuki z Kobe University.

Dane z odległego obiektu są skąpe, co bardzo utrudnia badania, astronomowie stwierdzili jednak, że domniemane miejsce uderzenia znajdowało się prawie dokładnie na południku najbardziej oddalonym od Jowisza. Bazując na podobieństwach do uderzenia w Plutona, które przesunęło oś obrotu planety karłowatej, oraz na tym, czego dowiedzieli się z sondy kosmicznej New Horizons, sugerowało to, że Ganimedes również przeszedł taką reorientację. Te dane pozwoliły naukowcom obliczyć, jaki rodzaj uderzenia mógł spowodować, że oś się przesunęła.

Wpływ uderzenia na oś

.Najnowsze badanie przeprowadzone przez naukowców z Kobe University, pod kierownictwem Hirata Naoyuki, wskazuje, że asteroida miała prawdopodobnie około 300 kilometrów średnicy, była około 20 razy większa niż ta, która uderzyła w Ziemię 65 milionów lat temu i zakończyła erę dinozaurów, i utworzyła krater przejściowy o średnicy od 1400 do 1600 kilometrów. (Kratery przejściowe, szeroko stosowane w symulacjach laboratoryjnych i obliczeniowych, to zagłębienia powstałe bezpośrednio po wykopaniu krateru i przed osadzeniem się materiału w kraterze i wokół niego). Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Scientific Reports.

Zgodnie z symulacjami, tylko uderzenie tej wielkości mogło spowodować zmianę rozkładu masy, która przesunęłaby oś obrotu księżyca do jego obecnej pozycji. Wynik ten, zdaniem naukowców, jest prawdziwy niezależnie od tego, gdzie na powierzchni nastąpiło uderzenie.

„Chcemy zrozumieć pochodzenie i ewolucję Ganimedesa i innych księżyców Jowisza. Gigantyczne uderzenie musiało mieć znaczący wpływ na wczesną ewolucję tego obiektu, ale termiczne i strukturalne skutki uderzenia w jego wnętrze nie zostały jeszcze w ogóle zbadane” – wyjaśnia Naoyuki.

Interesujący dla badaczy, ze względu na swoje podpowierzchniowe oceany, Ganimedes jest celem sondy kosmicznej ESA JUICE. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, statek kosmiczny wejdzie na orbitę wokół księżyca w 2034 roku i będzie prowadził obserwacje przez sześć miesięcy, wysyłając dane, które pomogą lepiej poznać wpływ uderzenia asteroidy na to ciało niebieskie.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG