Badania sugerują, że Ziemia mogła kiedyś pochwalić się spektakularnym pierścieniem podobnym do Saturn’s, powstał w wyniku rozpadu asteroidy około 466 milionów lat temu.
Wydarzenie to zbiega się z licznymi uderzeniami meteorytów, głównie w okolicach równika, i późniejszym okresem znacznego globalnego ochłodzenia. Anomalie geologiczne i klimatyczne występujące w tym okresie, w tym zwiększona ilość szczątków meteorytów i początek epoki lodowcowej Hirnanty, można przypisać efektom zacienienia tego hipotetycznego pierścienia.
Spektakularne pierścienie podobne do Saturna wokół Ziemi?
Pierścienie Saturna to jedne z najbardziej znanych i spektakularnych obiektów Układu Słonecznego. Ziemia mogła kiedyś mieć coś podobnego.
W papier opublikowany w zeszłym tygodniu w Listy z zakresu nauk o Ziemi i planetachmoi koledzy i ja przedstawiamy dowody na to, że Ziemia mogła mieć pierścień.
Istnienie takiego pierścienia, który powstał około 466 milionów lat temu i utrzymywał się przez kilkadziesiąt milionów lat, mogłoby wyjaśnić kilka zagadek z przeszłości naszej planety.
Dowody na wzorce uderzeń meteorytów
Około 466 milionów lat temu w Ziemię zaczęło uderzać wiele meteorytów. Wiemy o tym, ponieważ wiele kraterów uderzeniowych powstało w geologicznie krótkim okresie.
W tym samym okresie odkryliśmy również złoża wapienia w Europie, Rosji i Chinach zawierające bardzo duże ilości szczątków pewnego rodzaju meteorytu. Szczątki meteorytów w tych skałach osadowych wykazują oznaki świadczące o tym, że były wystawione na działanie promieniowania kosmicznego przez znacznie krótszy czas niż widzimy to w przypadku meteorytów spadających dzisiaj.
W tym czasie miało miejsce również wiele tsunami, co widać po innych niezwykłych, pomieszanych skałach osadowych.
Uważamy, że wszystkie te funkcje są prawdopodobnie ze sobą powiązane. Ale co je łączy?
Wzór kraterów
Wiemy o 21 kraterach po uderzeniach meteorytów, które powstały w tym okresie największego uderzenia. Chcieliśmy sprawdzić, czy w ich lokalizacjach jest jakiś wzór.
Korzystając z modeli ruchu płyt tektonicznych Ziemi w przeszłości, ustaliliśmy, gdzie znajdowały się wszystkie te kratery w momencie ich powstania. Odkryliśmy, że wszystkie kratery znajdują się na kontynentach, które w tym okresie znajdowały się blisko równika, a żaden nie znajdował się bliżej biegunów.
Zatem wszystkie uderzenia miały miejsce w pobliżu równika. Ale czy to rzeczywiście rzetelna próbka skutków, które miały miejsce?
Cóż, zmierzyliśmy, jaka część powierzchni Ziemi nadającej się do zachowania krateru znajdowała się wówczas w pobliżu równika. Tylko około 30% odpowiedniego terenu znajdowało się w pobliżu równika, a 70% na wyższych szerokościach geograficznych.
W normalnych okolicznościach asteroidy uderzające w Ziemię mogą trafić losowo na dowolnej szerokości geograficznej, co widzimy w kraterach na Księżycu: Marsi Merkury.
Jest zatem niezwykle mało prawdopodobne, aby wszystkie 21 kraterów z tego okresu powstało w pobliżu równika, gdyby nie były ze sobą powiązane. Spodziewalibyśmy się zobaczyć także wiele innych kraterów na wyższych szerokościach geograficznych.
Uważamy, że najlepszym wyjaśnieniem wszystkich tych dowodów jest to, że duża asteroida rozpadła się podczas bliskiego spotkania z Ziemią. W ciągu kilkudziesięciu milionów lat szczątki asteroidy spadały na Ziemię, tworząc wzór kraterów, osadów i tsunami, które opisaliśmy powyżej.
Zrozumienie powstawania pierścieni planetarnych
Być może wiesz, że Saturn nie jest jedyną planetą posiadającą pierścienie. Jupiter, Neptun I Uran mają też mniej oczywiste pierścienie. Niektóre naukowcy nawet to sugerowali że Fobos i Deimos, małe księżyce Marsa, mogą być pozostałościami starożytnego pierścienia.
Wiemy więc dużo o tym, jak tworzą się pierścienie. Oto jak to działa.
Kiedy małe ciało (np. asteroida) przechodzi blisko dużego ciała (np. planety), zostaje rozciągnięte przez grawitację. Jeśli zbliży się wystarczająco blisko (na odległość zwaną Granica Roche’a), małe ciało rozpadnie się na wiele drobnych kawałków i niewielką liczbę większych kawałków.
Wszystkie te fragmenty zostaną potrącone i stopniowo przekształcą się w pierścień szczątków krążący wokół równika większego ciała. Z biegiem czasu materiał pierścienia opadnie na większy korpus, gdzie większe kawałki utworzą kratery uderzeniowe. Kratery te będą zlokalizowane blisko równika.
Zatem gdyby Ziemia zniszczyła i przechwyciła przelatującą asteroidę około 466 milionów lat temu, wyjaśniałoby to anomalne położenie kraterów uderzeniowych, pozostałości meteorytów w skałach osadowych, kraterach i tsunami oraz stosunkowo krótką ekspozycję meteorytów na promieniowanie kosmiczne.
Gigantyczny parasol przeciwsłoneczny?
W tamtych czasach kontynenty znajdowały się w różnych pozycjach z powodu dryf kontynentalny. Duża część Ameryki Północnej, Europy i Australii znajdowała się blisko równika, podczas gdy Afryka i Ameryka Południowa znajdowały się na wyższych południowych szerokościach geograficznych.
Pierścień znajdowałby się wokół równika. A ponieważ oś Ziemi jest nachylona w stosunku do jej orbity wokół Słońca, pierścień zacieniłby części powierzchni Ziemi.
To zacienienie z kolei mogło spowodować globalne ochłodzenie, ponieważ do powierzchni planety docierało mniej światła słonecznego.
To prowadzi nas do kolejnej ciekawej zagadki. Około 465 milionów lat temu nasza planeta zaczęła gwałtownie się ochładzać. 445 milionów lat temu znajdował się w Hirnantyjska epoka lodowcowanajzimniejszy okres w ciągu ostatnich pół miliarda lat.
Czy za to ekstremalne ochłodzenie odpowiadała zacieniająca Ziemię pierścień? Następnym krokiem w naszych naukowych dociekaniach jest stworzenie matematycznych modeli rozpadu i rozproszenia asteroid oraz ewolucji powstałego pierścienia w czasie. To przygotuje grunt pod modelowanie klimatu, które bada, jak bardzo ochłodzenie może zostać spowodowane przez taki pierścień.
Napisane przez Andrew Tomkinsa, geologa z Uniwersytetu Monash.
Na podstawie artykułu pierwotnie opublikowanego w Rozmowa.
Odniesienie: „Dowody sugerujące, że Ziemia miała pierścień w ordowiku”, Andrew G. Tomkins, Erin L. Martin i Peter A. Cawood, 12 września 2024 r., Listy z zakresu nauk o Ziemi i planetach.
DOI: 10.1016/j.epsl.2024.118991
