En våldsam kollision i huvudasteroidbältet kan ha utlöst en långvarig våg av nedslag i det inre solsystemet för cirka 800 miljoner år sedan, enligt en studie ledd av Southwest Research Institute.
Forskarna föreslår att uppbrytningen av moderobjektet som bildade Eulalia-asteroidfamiljen skickade stora mängder skräp mot jorden, månen och Mars. Om sambandet stämmer kan händelsen ha orsakat geologiska förändringar på flera världar och till och med påverkat jordens klimat och biosfär.
"Den roll nedslag har spelat för att forma livets ursprung och utveckling i vårt solsystem är dåligt förstådd," sade Dr. William Bottke, verkställande direktör vid SwRI:s avdelning för solsystemvetenskap och utforskning i Boulder, Colorado. Han leder också Center for Lunar Origin and Evolution (CLOE), SwRI:s team i NASA:s Solar System Exploration Research Virtual Institute, och är huvudförfattare till en artikel som beskriver denna forskning. "Månens kraftigt kraterfyllda yta påminner om de stora nedslagen i jordens förflutna, men hittills är bara Chicxulub-nedslaget för 66 miljoner år sedan starkt kopplat till en specifik effekt på livet, nämligen massutrotningen av dinosaurierna."
Chicxulub är den enorma nedslagskratern begravd under Mexikos Yucatánhalvö. Asteroidnedslaget som skapade den är allmänt förknippat med den utrotningshändelse som utplånade alla icke-fågeldinosaurier och många andra arter.
Långt äldre kollisioner är mycket svårare att rekonstruera. Geologiska bevis från nedslag äldre än 650 miljoner år är knappa eftersom jordens yta ständigt förändras och återvinns.
Vulkaner skapar ny bergart, plattektoniken omformar kontinenter och havsbottnar, och vittring bryter gradvis ner exponerade landskap. Tillsammans raderar eller begraver dessa processer många gamla nedslagskratrar.
För att undersöka dessa saknade kapitel i jordens historia kan forskare studera asteroidregn, perioder när fragment från en stor kollision upprepade gånger träffar planeter och månar i det inre solsystemet.
"Dessa sällsynta händelser, utlösta av stora, välplacerade kollisioner i huvudasteroidbältet, bombarderar alla världar i det inre solsystemet," sade Bottke. "Så bevis som bevarats på månens statiska yta kan användas för att sluta sig till vad som hände på jorden och Mars i forntida tider."
Månen bevarar en forntida nedslagsjournal
Till skillnad från jorden har månen ingen aktiv plattektonik, rinnande vatten eller betydande atmosfär för att snabbt radera gamla kratrar. Dess yta fungerar därför som ett mycket mer komplett arkiv över forntida nedslag.
Tidigare forskning har föreslagit att månen upplevde en betydande ökning av stora nedslag för cirka 800 miljoner år sedan. Den slutsatsen baserades på uppskattade åldrar för stora månkratrar och åldrarna på nedslagsglas som samlats in under Apollouppdragen.
Nedslagsglas bildas när en kollision genererar tillräckligt med värme för att smälta berg. Det smälta materialet svalnar till glas och bevarar kemiska och kronologiska ledtrådar som forskare kan använda för att uppskatta när nedslaget inträffade.
Även om månbevisen pekade på en nedslagsökning behövde forskarna fortfarande identifiera en realistisk händelse i asteroidbältet som kunde ha producerat den.
"Vårt kosmiska forensiska team använde kollisions- och dynamiska modeller för att koppla dessa till bildandet av Eulalia-asteroidfamiljen, när ett primitivt kolhaltigt kondritliknande objekt kolliderade med ett annat objekt," sade Bottke. "Placeringen av moderasteroiden var avgörande – den bröts sönder på gränsen till den gravitationella 3:1 medelrörelseresonansen med Jupiter."
Kolhaltiga kondriter är primitiva, kolrika meteoriter som innehåller en del av det äldsta materialet som bildats i solsystemet. De kan också innehålla vattenhaltiga mineraler och organiska föreningar.
Den orbitala regionen som Bottke beskriver kallas J3:1-resonansen. I denna konfiguration färdas en asteroid runt solen tre gånger under varje enskild omloppsbana som Jupiter fullbordar.