Как поздние столкновения могли изменить Землю и ее соседей

Земля достигла почти полной массы за первые 100 миллионов лет после формирования Солнечной системы. Но, как показывает исследование, представленное в журнале Nature, оставшийся один процент, добавленный позже, оказал непропорционально большое влияние на геологию, атмосферу и, возможно, даже на происхождение жизни.

Этот этап называется поздней аккреционной бомбардировкой – миллиарды лет назад оставшиеся в Солнечной системе планетезимали сталкивались с молодыми планетами. У Земли это продолжалось примерно с 4,5 до 3 миллиардов лет назад.

«Для Земли это означало около одного процента массы планеты дополнительно, причем ее подавляющее большинство было доставлено лишь несколькими крупнейшими ударниками до 3,2 тысячи километров в диаметре. При скорости до 30 километров в секунду они растапливали до 40 процентов мантии, временно перегревали ядро на 2 тысячи градусов и создавали локальные океаны магмы», – рассказывают авторы исследования.

Для Венеры, где нет тектоники плит, удар с такой скоростью мог «перегреть» ядро, вызвав длительный вулканизм и омоложение поверхности – отчасти объясняя ее оценочную молодость в 200-700 миллионов лет. На Марсе, вероятно, одиночное столкновение с телом около 1,5 тысячи километров сформировало бассейн Бореалис и создало знаменитую разницу между северным и южным полушариями планеты.

На Луне подтверждены удары с телами до 170 километров, оставившие кратеры Ориенталь, Имбрий и бассейн Южный полюс – Эйткен. Но в отличие от Земли, Луна сохранила большинство следов, потому что на ней нет тектоники.

Помимо геофизики, удары повлияли на атмосферы. Они могли испарять океаны, создавать временные паровые и восстановительные атмосферы, богатые CH₄ и NH₃ и благоприятные для синтеза органики. Один ударник массой 10²¹ килограмм мог испарить мировой океан и создать химически активную среду на тысячи лет.

Следы этих столкновений сохранились в виде высокосидерофильных элементов в земной мантии. Их повышенное содержание указывает на то, что значительная часть ударного металла не достигла ядра, оставаясь в мантии из-за неэффективного проникновения металлических компонентов ударников.