Веста указала на непричастность пояса астероидов к формированию планет

Так столкновения с другими астероидами Весту постигли лишь в последние четыре миллиарда лет ее истории, а мантию и кору она наращивала в первые 60мил. лет, причем с сидерофильных элементов. Это свидетельствует об аккреции планетезималей из области планет земной группы, а также о том, что пояс астероидов не участвовал в их формировании и, возможно, никогда не имел большей массы, чем мы видим сейчас. Статью ученые опубликовали в Nature Astronomy. Кроме межзвездного вещества, транснептуновых объектов и комет, Солнце окружает восемь планет и пояс астероидов, в котором живут «родители» большинства метеоритов, которые когда-либо попадали на Землю. Примерно 6% из них составляют астероиды из семейства Весты — второго по величине астероида в главном поясе — а сама она является материнским телом говардит-евкрит-диогенитових метеоритов (HED meteorites), которые составляют треть всех найденных на Земле. Считается, что они образовались в результате столкновений Вести, после которых на поверхности астероида образовалось два больших кратера — Вененейя (Veneneia) и Реясильвия (Rheasilvia). Их возраст оценивают примерно в 22 миллиона лет, что позволяет разобраться в истории изменения минерального и химического состава ранней Солнечной системы.

В частности, ограничить количество столкновений космических тел помогают високосидерофильние элементы, которые вместе с железом участвуют в составлении ядер планет. Рений, осмий, иридий, платина и другие близкие к железу элементы распределяются во внутренней части планет при формировании ядра и не присутствуют в мантии и коре, хотя содержатся в примитивных астероидах. Например, аномалии уровня иридия отражают глобальное распределение материала метеорита после какого-либо ударного события, поэтому по ним можно отследить их историю. Учитывая, что Веста разделилась на ядро ​​и мантию, а заодно и лишилась этих элементов, по их присутствием на ней можно воспроизвести эволюцию интенсивности столкновений на ранних этапах истории Солнечной системы. Оценкой содержания високосидерофильних элементов на поверхности Весты занялись исследователи Калифорнийского университета, сравнивая их количество в коре и мантии астероида.

На Весте учитывая скорость ее формирования испытали два сценария столкновений: с астероидами из главного пояса и материалами внутренней Солнечной системы. Важно учесть, что сначала пояс астероидов был в тысячу раз массивнее, но уменьшился в четыре раза в течение первых 150 мил. лет. Своих современных размеров он должен был достичь всего четыре миллиарда лет назад, поэтому Веста должна с ним столкнуться. Так ученые смоделировали случайные углы удара и распределение скоростей ударных тел, а затем рассчитали их вклад в массу Весты. Поскольку Веста гораздо меньше, ей бы понадобилось больше столкновений с ударными телами диаметром более километра. В результате сценарий, предусматривающий столкновения с телами главного пояса, мог бы наделить Весту в четыре раза меньшей массой, чем она есть. Поэтому его астрономы отнесли к маловероятным. Затем ученые смоделировали столкновение ранней Весты с планетезималями, доставшиеся ее из области планет земной группы. Эта модель предполагает раннюю нестабильность планеты-гиганта, которая оставила популяцию планетезималей, которые и станут основным источником столкновений как для Весты, так и протоземелями.

Результаты моделирования показывают, что мантия Весты быстро увеличила свою долю високосидерофильних материалов после формирования ядра и достигла нижней границы массы уже в первые 60мил. лет. Это контрастирует с тем, что високосидерофильние материалы накапливались только в течение короткого временного окна между образованием ядра и коры, так как кора изолировала мантию от новых материалов, которые приносили ударные тела. Это согласуется с тем, что большое количество кратеров на Луне появилась около 3,9 миллиарда лет назад — основаны на гипотезе о поздней тяжелой бомбардировке в Солнечной системе. После 60мил. лет мантия все еще наращивает массу, но накопленный таким образом материал останется в верхнем слое вблизи места удара, поэтому по нем можно судить о том, какие именно тела атаковали планеты и объекты внутренней Солнечной системы. Моделирование столкновения подтверждает появление кратеров Вененейя и Реясильвия, хотя последний по мнению исследователей мог быть создан ударом с телом из главного пояса. Преобладание популяции планетезималей как источника материала для поздней аккреции всех внутренних тел Солнечной системы предполагает сильную концентрацию твердой массы в кольцевом пространстве в районе планет земной группы, в то время как пояс астероидов никогда не был значительно больше, а потому не мог дать столько материала.

Такое искаженное распределение массы может объяснить небольшую массу Марса по сравнению с Землей и меньший период аккреции материалов ним.

Веста как второй после Цереры астероид по размерам, оставила после себя много «следов» в Солнечной системе. Так ее обломки нашли на астероиде Бену и астероиде 2018 LA, упавший 2 июня 2018 над Ботсваной.

Фото в анонсе: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

Перевод материала nauka.ua