Nieuw onderzoek door wetenschappers van het California Institute of Technology laat zien dat de druk in het inwendige van een planeet sterk kan afnemen wanneer er een grote inslag plaatsvindt.
Deze constatering kan grote gevolgen hebben voor planeetvormingsmodellen (Science Advances).
Bij eerdere onderzoeken is ervan uitgegaan dat de inwendige druk van een planeet alleen afhankelijk is van zijn massa, en dus toeneemt naarmate de planeet meer materie verzamelt.
Het nieuwe onderzoek laat echter zien dat de druk na een grote inslag, bijvoorbeeld de inslag op aarde die 4,5 miljard jaar geleden tot de vorming van de maan leidde, plotseling kan halveren, om vervolgens weer geleidelijk op te lopen.
Deze drukafname is het gevolg van een combinatie van twee factoren.
De eerste is de snelle rotatie die door zo’n botsing wordt veroorzaakt: deze resulteert in een centrifugale kracht die de zwaartekracht tegenwerkt. De tweede factor is dat een planeet bij zo’n botsing heel heet wordt en gedeeltelijk verdampt.
Dit resulteert in een geringere dichtheid.
Een drastische verandering in de inwendig druk van een planeet heeft grote gevolgen voor diens chemische structuur en verdere ontwikkeling.
En dit zou wel eens de verklaring kunnen zijn voor enkele raadselachtige eigenschappen van de aardmantel.
Tijdens haar vorming heeft de aarde talrijke kleine botsingen meegemaakt.
Elk van de kleine objecten die op de proto-aarde insloegen bracht metalen mee, die naar de aardkern zakten en daarbij kleine hoeveelheden van andere (‘ijzerminnende’) elementen met zich meesleepten.
De hoeveelheid opgeloste elementen werd daarbij deels bepaald door in de inwendige druk van de aarde.
De huidige chemische samenstelling van de aardmantel is dus een afspiegeling van de manteldruk ten tijd van de vorming van de planeet.
Onderzoek van de metalen in de huidige aardmantel wijst erop dat dit absorptieproces plaatsvond bij drukken zoals die middenin de huidige mantel worden aangetroffen.
Computermodellen van grote inslagen laten echter zien dat de mantel na zo’n grote inslag grotendeels smelt.
En dus zou de mantel een veel hogere druk moeten hebben vertoond, vergelijkbaar met die even buiten de huidige aardkern.
Door aan te tonen dat de druk na een grote inslag lager kan zijn dan tot nu toe werd aangenomen, hebben de Caltech-wetenschappers deze tegenspraak mogelijk uit de weg geruimd. (EE)
