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¿Cuánta agua envió el cinturón de asteroides a la Tierra?

título: ¿Cuánta agua se entregó desde el cinturón de asteroides a la Tierra después de su formación?

Autores: Rebecca J Martin, Mario Livio

Fundación Primer Autor: Universidad de Nevada

estado: Aceptado para publicación en mensajes MNRAS, disponible en arXiv

El agua a menudo se considera el recurso más preciado de la Tierra, y sus vastos océanos líquidos hacen que la Tierra sea única entre los planetas terrestres del Sistema Solar. A pesar de esto, los orígenes de la Tierra H2oh quédate un poco de misterio, con teorías sobre cómo los planetas terrestres obtienen agua que varían desde la entrega a través de los impactos de cometas y asteroides, hasta la generación a través de Interacciones atmosféricas y magma.

Parte de esta confusión proviene del hecho de que la cantidad exacta de H.2O en y sobre la Tierra es incierto. Se cree que la Tierra contiene entre 1 y 10 “océanos” de agua, donde un océano equivale a la cantidad de agua en la superficie, lo que significa que puede haber muchos océanos con un valor de H2Oh dentro del manto de la Tierra. Diferentes teorías sobre el origen del agua en la Tierra proporcionan diferentes cantidades de H2O – por ejemplo, un archivo meteoritos Eso ayudó a crear nuestro planeta que puede proporcionar hasta tres océanos de agua. El artículo de hoy trata sobre la cantidad de H2O puede haber sido entregado a la Tierra desde cinturón de asteróides, donde sus autores investigan la colisión de asteroides con la Tierra tan pronto como se forman.

¿Con qué frecuencia chocan los asteroides con la Tierra?

Para estimar cuánta agua podría entregarse desde el cinturón de asteroides, los autores primero simularon la evolución orbital y el destino de los asteroides en diferentes regiones del cinturón durante 10 millones de años, para determinar cuántas colisiones experimentaría la Tierra. En el modelo, los asteroides pueden tener uno de varios resultados, ya sea permaneciendo en el cinturón de asteroides, dejando el cinturón y expulsándolos al espacio, o dejando el cinturón y chocando con un planeta o el Sol. Durante cada simulación, los autores colocaron 10,000 asteroides en una de las tres regiones estrechas del cinturón: una área de resonancia En 2.1 AU comúnmente conocido como ν6 eco, 2: 1 Significa el eco del movimiento Una región con Júpiter a 3.3 AU y una región en el borde exterior del cinturón a 4 AU. A continuación, se utilizaron los destinos de los asteroides en cada simulación para estimar la probabilidad de que el impacto de un asteroide saliera de cada región de la Tierra.

El gráfico de varios paneles muestra los resultados de las simulaciones.  Cada panel tiene un eje y logarítmico que varía de 1 a 10 ^ 4 colisiones por 0.5 Myr y un eje x en pasos de 0.5Myr de 0 a 10Myr, con puntos de colores en cada intervalo para mostrar el número de impactos o emisiones.  placas de resonancia nu_6 a la izquierda.  Las simulaciones del tamaño de la Tierra muestran impactos en el Sol, eyecciones, impactos en la Tierra e impactos en otros planetas en orden de mayor prevalencia a menor, con el número de impactos por 0.5Myr disminuyendo linealmente con el tiempo.  Simula la Tierra 10 veces el tamaño de abajo y tiene una estructura similar a la de arriba, pero con efectos terrestres tan comunes como los del Sol, y ningún otro efecto sobre los planetas.  La región del eco de Júpiter 2: 1 se encuentra en el centro.  Las simulaciones del tamaño de la Tierra muestran la emisión y los forzamientos en el Sol en orden de más difuso a menos difuso, ambos elevándose bruscamente entre 0-2Myr antes de asentarse.  El tamaño de la Tierra simulado es 10 veces inferior y tiene una estructura similar a la anterior, pero con un número pequeño y aparentemente aleatorio de efectos de la Tierra entre 4 y 10 millones de años.  La simulación del borde exterior está a la derecha.  Las simulaciones del tamaño de la Tierra muestran procesos de emisión y forzamientos con otros planetas y forzamientos en el Sol en orden de más difuso a menos difuso, todos ocurriendo con mayor frecuencia en 0Myr, disminuyendo y desvaneciéndose en 4Myr.  La simulación del tamaño de la Tierra es 10 veces inferior y tiene una estructura similar a la anterior, pero con un número pequeño y aparentemente aleatorio de efectos de la Tierra entre 0-4Myr.

forma 1 شكل: Resultados de asteroides para cada región del cinturón de asteroides durante 10 millones de años de simulación. Para los asteroides que han abandonado el cinturón, cada panel muestra cuántos asteroides han sido expulsados ​​al espacio (puntos azules), golpea el sol (puntos rojos), chocar con el suelo (puntos verdes) o chocó con otro planeta)puntos rosados). La fila superior muestra los resultados de la simulación de un planeta del tamaño de la Tierra para cada región del cinturón de asteroides, y la fila inferior muestra los resultados cuando la Tierra es reemplazada por un planeta 10 veces el tamaño de la Tierra. Adaptado de la Figura 1 del artículo.

Como lo indican los puntos verdes en los paneles superiores de la Figura 1, solo ν6 La región de resonancia resultó en un asteroide que chocó contra la Tierra, con un total de 113 colisiones, lo que arroja una probabilidad de que un asteroide golpee la Tierra en un 1,9%. Para obtener probabilidades para las regiones que no experimentaron colisiones, la simulación se repitió con un planeta con un radio diez veces el diámetro de la Tierra, donde el planeta más grande tendría que experimentar más colisiones, como se muestra en los paneles inferiores de la Figura 1. El asteroide resultante – luego reducido Las probabilidades de colisión del planeta nuevamente calculan la sección transversal más grande de este planeta en comparación con la Tierra, proporcionando una estimación de la probabilidad de colisión de la Tierra real. Usando este método, se encontró que la región de resonancia de movimiento 2: 1 de Júpiter tenía una probabilidad de colisión de un asteroide con la Tierra del 0.02%, mientras que la probabilidad del borde exterior del cinturón de asteroides era solo del 0.0025%, lo que hace que ambas regiones desfavorable para proporcionar agua a la Tierra.

¿Los asteroides contienen suficiente agua?

Mientras que la simulación muestra que la parte interior ν6 La región de resonancia es la más eficiente en la entrega de asteroides a la Tierra, son los asteroides en las regiones externas del cinturón los que contienen la mayor cantidad de agua, entonces, ¿cuánta agua puede ser?6 área realmente progresa? Los asteroides en las regiones exteriores del cinturón pueden moverse más hacia el interior a través de interacciones con otros asteroides, o mecanismos como Efecto Yarkovsky, donde los asteroides cambian su impulso, y luego sus órbitas, porque irradian el calor que les transmite el Sol. Esto significa que los asteroides ricos en agua en las regiones exteriores se pueden mover a ν6 área de resonancia, lo que aumenta las posibilidades de que golpee el suelo.

A través de este mecanismo, los autores estiman que los asteroides están saliendo6 La resonancia de la Tierra puede proporcionar hasta 8 océanos con un valor de H.2O. Aunque esto fácilmente proporcionaría suficiente agua para la superficie de la Tierra, no representaría el límite superior del agua en y sobre la Tierra, el equivalente a 10 océanos. Entonces, los autores concluyen que si el manto de la Tierra contiene grandes reservas de agua, entonces la Tierra debe haberse formado en grandes cantidades, y nuevamente esto prueba sin una medición consistente de H2Oh contenido de la Tierra, el origen del agua de la Tierra seguirá siendo incierto.

Astrobit Editado por Lukasz Zaleski

Crédito de imagen destacada: Simon Marchi / SwRI

Sobre Lily Alderson

Lily Alderson es una estudiante de doctorado de primer año en la Universidad de Bristol que estudia las atmósferas de exoplanetas utilizando telescopios espaciales. Pasó sus estudios de pregrado en la Universidad de Southampton con un año investigando en el Centro de Astrofísica | Harvard Smithsonian. Cuando no estás pensando en exoplanetas, a Lili le gusta bailar, ver películas y cocinar.

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