Το 'Marstinis' θα μπορούσε να βοηθήσει να εξηγήσει γιατί ο Κόκκινος Πλανήτης είναι τόσο μικρός
Ο Άρης είναι ένας μικρός πλανήτης. Στην πραγματικότητα, για τους επιστήμονες που κάνουν μοντελοποίηση του ηλιακού συστήματος, ο πλανήτης είναιπολύμικρό. 'Αυτό είναι ένα εξαιρετικό πρόβλημα στο σχηματισμό των επίγειων πλανητών', δήλωσε ο Δρ David Minton από το Southwest Research Institute. «Όλοι όσοι κάνουν προσομοιώσεις για το πώς σχηματίζετε επίγειους πλανήτες καταλήγουν πάντα με έναν Άρη που είναι 5-10 φορές μεγαλύτερος από ό,τι στην πραγματική ζωή». Ο Minton εργάζεται μαζί με τον συνάδελφό του Dr. Hal Levison για να δημιουργήσει νέες προσομοιώσεις που εξηγούν το μικρό μέγεθος του Άρη, συμπεριλαμβανομένης της επίδρασης αυτού που είναι γνωστό ως πλανητοειδές μετανάστευση, και επιπλέον, μικρά αντικείμενα που ο Minton αποκαλεί 'Marstinis' θα μπορούσαν να αναδευτούν ή να ταρακουνήσουν. αναλύουμε τις ιδέες μας για το πρώιμο ηλιακό σύστημα και τον Ύστερο Βαρύ Βομβαρδισμό.
Οι πλανητολόγοι συμφωνούν ότι οι επίγειοι πλανήτες σχηματίστηκαν πολύ γρήγορα μέσα στα πρώτα 50-100 εκατομμύρια χρόνια της ιστορίας του ηλιακού συστήματος και η Σελήνη μας σχηματίστηκε από μια πρόσκρουση μεταξύ ενός αντικειμένου μεγέθους Άρη και της πρωτο-Γης κάποια στιγμή κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Πολύ αργότερα ήταν ο Ύστερος Βαρύς Βομβαρδισμός, η χρονική περίοδος όπου ένας μεγάλος αριθμός κρατήρων πρόσκρουσης σχηματίστηκαν στη Σελήνη μέσα σε ένα χρονικό διάστημα μόλις εβδομήντα εκατομμυρίων ετών - και από το συμπέρασμα ότι η Γη, ο Ερμής, η Αφροδίτη και ο Άρης πιθανότατα χτυπήθηκαν επίσης.
Οι περισσότερες θεωρίες πλανητικών σχηματισμών δεν μπορούν να εξηγήσουν αυτήν την έντονη περίοδο βομβαρδισμού τόσο αργά στην ιστορία του ηλιακού συστήματος, αλλά ο Levison ήταν μέρος μιας ομάδας που το 2005 πρότεινε το Ωραίο μοντέλο, που πρότεινε πώς πυροδοτήθηκε ο Ύστερος Βαρύς Βομβαρδισμός όταν οι γιγάντιοι πλανήτες - που σχηματίστηκαν σε πιο συμπαγή διαμόρφωση - απομακρύνθηκαν γρήγορα ο ένας από τον άλλο (και οι τροχιακοί διαχωρισμοί τους αυξήθηκαν όλοι) και ένας δίσκος μικρών 'πλανητομικρών' που βρισκόταν έξω από τις τροχιές των πλανητών αποσταθεροποιήθηκε, προκαλώντας μια ξαφνική μαζική παράδοση αυτών των πλανητών - αστεροειδών και κομητών - στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα.
Αλλά, σύμφωνα με το μοντέλο, τα πλανητάρια πιθανότατα προκάλεσαν επίσης τη μετανάστευση των πλανητών. Οι πλανήτες σχηματίστηκαν από έναν τεράστιο δίσκο αερίων, σκόνης, βραχωδών συντριμμιών και πάγου που περιβάλλουν τον πρώιμο Ήλιο. Τα συντρίμμια συνενώθηκαν για να σχηματίσουν αντικείμενα μεγέθους μεγαλύτερου πλανήτη και οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι μεγαλύτερο αντικείμενο μεγέθους πλανήτη ενσωματωμένο σε δίσκο μικρότερων αντικειμένων θα μεταναστεύσει ως αποτέλεσμα της γωνιακής ορμής και της διατήρησης ενέργειας καθώς οι πλανήτες διασκορπίζουν τους πλανητομικρούς που συναντούν.
Έννοια των καλλιτεχνών των πλανητών και του Δία.
«Οι διαταραχές από μικρά βραχώδη ή παγωμένα αντικείμενα που περιβάλλουν ένα μεγαλύτερο αντικείμενο μπορεί να προκαλέσουν το μεγαλύτερο αντικείμενο να «σκοτωθεί» κατά μήκος του δίσκου», δήλωσε ο Minton στο Universe Today. «Κάθε φορά που αυτοί οι μικροί πλανητάριοι συναντούν το μεγαλύτερο αντικείμενο, στην πραγματικότητα προκαλούν μια μικρή ώθηση στη θέση του μεγαλύτερου αντικειμένου. Αποδεικνύεται ότι εάν καταλάβετε τα μαθηματικά, εάν υπάρχει κάποια ελαφρά ανισορροπία στον αριθμό των αντικειμένων που συναντώνται στην πλευρά που βρίσκεται προς τον ήλιο έναντι της αντίθετης προς τον ήλιο πλευρά, μπορείτε στην πραγματικότητα να προκαλέσετε μια καθαρή κίνηση του μεγάλου σώματος, και στην πραγματικότητα συμβαίνει πολύ γρήγορα».
Ο Minton και ο Levison έχουν εφαρμόσει την ίδια φυσική της μετανάστευσης που καθοδηγείται από πλανητιώδες στο σχηματισμό των επίγειων πλανητών.
«Στην περίπτωση του Άρη, φανταστείτε αυτά τα πλανητικά έμβρυα που βρίσκονται στη ζώνη Γης-Αφροδίτης», είπε ο Minton. «Τότε έχετε ένα μικρό έμβρυο που μεγαλώνει για να γίνει στο μέγεθος του Άρη, και θα αρχίσει να μεταναστεύει λόγω της μετανάστευσης που προέρχεται από πλανητιώδες, και θα απομακρύνεται από τα άλλα παιδιά. Έτσι, έχει φύγει από το πακέτο και καθώς κινείται μέσα στο δίσκο, απομονώνεται από το σημείο όπου διεξάγεται όλη η δράση.'
Έτσι, η ανάπτυξη του Άρη σταμάτησε στο σημερινό του μέγεθος επειδή μετανάστευσε μακριά από τα υλικά κατασκευής του πλανήτη.
Ο Minton είπε πολύ καλά τις προσομοιώσεις του για αυτό το έργο.
«Κάναμε πολλά μαθηματικά και η μετανάστευση είναι αρκετά γρήγορη», είπε, «και ο Άρης θα μπορούσε να μεταναστεύσει μέσω του δίσκου πριν σχηματιστεί οποιοσδήποτε άλλος πλανήτης μεγέθους Άρη. Σε ένα πρώιμο ηλιακό σύστημα όπου έχετε έναν Άρη κολλημένο στην άκρη του δίσκου σε 1,5 AU, όπου βρίσκεται αυτή τη στιγμή και όλη η άλλη δράση που συμβαίνει στη ζώνη Γης-Αφροδίτης, τότε η Γη και η Αφροδίτη μπόρεσαν να μεγαλώνουν στο μέγεθος που είναι τώρα, όπου και οι δύο έχουν περίπου το ίδιο μέγεθος και μάζα και ο Άρης έχει κολλήσει από μόνος του».
Και με τον Άρη υπάρχει μια ανατροπή του Μαρστίνη, που θα μπορούσε να προσφέρει μια εναλλακτική εξήγηση για τον Ύστερο Βαρύ Βομβαρδισμό.
Ο μεταναστευτικός Άρης θα μπορούσε να έχει συλλάβει πλανητοειδείς στον συντονισμό του, όπου δύο ή περισσότερα σώματα σε τροχιά ασκούν βαρυτική επίδραση το ένα στο άλλο.
«Δεν είναι καθόλου προφανές γιατί συμβαίνει αυτό», είπε ο Μίντον, «αλλά το ίδιο πράγμα πιστεύεται ότι συνέβη στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα που είναι αυτό που έδωσε στον Πλούτωνα την τροχιά του. Πιστεύουμε ότι ο Πλούτωνας συλλήφθηκε στην πραγματικότητα στον συντονισμό 3:2 με τον Ποσειδώνα όταν ο Ποσειδώνας μετανάστευσε έξω, και αυτός είναι ο λόγος που ο Πλούτωνας και οι άλλοι «Πλούτινοι» ζουν σε αυτούς τους συντονισμούς με τον Ποσειδώνα».
Ο Πλούτινος είναι άλλα αντικείμενα της Ζώνης Κάιπερ κοντά στον Πλούτωνα. Αυτός ο συντονισμός σημαίνει ότι ο Πλούτωνας και ο Πλούτινος γυρίζουν γύρω από τον Ήλιο τρεις φορές για κάθε 2 φορές που κάνει ο Ποσειδώνας. Υπάρχουν επίσης Two-tinos, τα οποία πιάνονται σε συντονισμό 1:2 με τον Ποσειδώνα – και τα οποία βρίσκονται προς το εξωτερικό άκρο της ζώνης Kuiper. Οι νέες προσομοιώσεις δείχνουν ότι αυτές οι γραμμές συντονισμού είναι σχεδόν σαν ένα εκχιονιστικό και καθώς ο Ποσειδώνας μετανάστευσε έξω, μάζεψε όλα αυτά τα μικρά παγωμένα σώματα, τον Πλούτωνα και τον Πλούτινο.
Ένα γραφικό του ηλιακού συστήματος στην τρέχουσα διαμόρφωσή του. Ο Άρης είναι μικρός. Πίστωση: NASA
Αυτό θα μπορούσε επίσης να είχε συμβεί στον Άρη, και καθώς ο Άρης μετανάστευε μέσω του δίσκου θα είχε πάρει επίσης μικρά αντικείμενα.
«Αποφάσισα να καλέσω αυτούς τους Marstinis, για να διατηρήσω το θέμα Plutino and Two-tino», είπε ο Minton με ένα χαμόγελο. «Δεν ξέρω αν θα κολλήσει ή όχι».
Αλλά το ενδιαφέρον με τους Marstinis, είπε ο Minton, είναι ότι η αντήχηση 3:2 με τον Άρη είναι στην πραγματικότητα μια πολύ ασταθής ζώνη.
«Υπάρχει στην πραγματικότητα ένας συντονισμός εκεί με τον Κρόνο που υπήρχε μόνο την εποχή του Ύστερου Βαρύ Βομβαρδισμού», είπε, «έτσι πριν από αυτό, ο Κρόνος —νομίζουμε— ήταν σε διαφορετική θέση, άρα αυτός ο συγκεκριμένος συντονισμός ήταν σε διαφορετική θέση . Έτσι, μόνο αφού οι γιγάντιοι πλανήτες μετανάστευσαν στην τρέχουσα θέση τους, αυτή η θέση συντονισμού έγινε ασταθής. Πιστεύουμε λοιπόν ότι αυτοί οι Marstinis θα ήταν σταθεροί και σε εκείνη την ενδιάμεση περίοδο μεταξύ του τέλους του σχηματισμού των πλανητών και του Ύστερου Βαρύ Βομβαρδισμού, ξαφνικά αυτή η περιοχή έγινε ασταθής όταν οι πλανήτες άλλαξαν τις θέσεις τους στις τρέχουσες τοποθεσίες τους.»
Θα μπορούσαν λοιπόν οι Marstinis να είναι υπεύθυνοι για τον Ύστερο Βαρύ Βομβαρδισμό;
«Αυτά τα Marstinis απωθήθηκαν από τον πλανήτη που σχηματίζει περιοχές προς τη ζώνη των αστεροειδών», είπε ο Minton, «τότε ξαφνικά οι πλανήτες μετανάστευσαν και όλη αυτή η περιοχή έγινε ασταθής και έτσι όλοι θα μπορούσαν να πετάνε στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα και καταλήγουν να χτυπούν τη Σελήνη».
Πολλά είναι τα ερωτήματα σχετικά με τον Τελευταίο Βαρύ Βομβαρδισμό.
Υπάρχουν μερικά άλλα επιχειρήματα, επίσης, όπου οι Marstinis ταιριάζουν στο προφίλ αυτού που έπληξε τη Σελήνη κατά τη διάρκεια του Ύστερου Βαρύ Βομβαρδισμού.
«Έχουμε λόγους να πιστεύουμε ότι τα αντικείμενα που έπληξαν τη Σελήνη κατά τον Ύστερο Βαρύ Βομβαρδισμό ήταν κάτι σαν αστεροειδείς, αλλά όχι ακριβώς όπως οι αστεροειδείς που έχουμε τώρα», είπε ο Μίντον. 'Λοιπόν, υπάρχουν μερικά χημικά επιχειρήματα που μπορείτε να προβάλετε, επίσης μπορείτε να προβάλετε κάποια επιχειρήματα από τις πιθανότητες πρόσκρουσης που μπορεί να μην είχαν αρκετή μάζα στη ζώνη των αστεροειδών για να τροφοδοτήσουν όλους τους αστεροειδείς και τις κρούσεις που βλέπουμε στη Σελήνη.'
Υπάρχουν όμως και άλλα εκκρεμή ζητήματα, όπως πόσο καιρό διήρκεσε ο Ύστερος Βαρύς Βομβαρδισμός, όταν ξεκίνησε, ήταν κομήτες ποτέ σημαντικοί στην ιστορία των βομβαρδισμών της Σελήνης ή ήταν όλοι αστεροειδείς; Ο Minton είπε ότι η περαιτέρω εξερεύνηση της Σελήνης θα απαντούσε σε πολλά από αυτά τα ερωτήματα.
«Αυτά είναι όλα τα πράγματα που χρειαζόμαστε πραγματικά να πάμε στη Σελήνη για να τα μάθουμε και δεν υπάρχει σχεδόν πουθενά αλλού να πάτε για να το κάνετε. Είναι πραγματικά ένα από τα καλύτερα μέρη για να πάτε για να κατανοήσετε όλη την ιστορία του ηλιακού συστήματος.
Ο Μίντον θα παρουσιάσει τα ευρήματά του στο επερχόμενο Συνέδριο Σεληνιακής και Πλανητικής Επιστήμης τον Μάρτιο του 2011.
Μπορείτε να ακούσετε μια συνέντευξη που έκανα με τον Minton σχετικά με τη μετανάστευση πλανητοειδών για το podcast του NASA Lunar Science Institute (επίσης διαθέσιμο στο 365 Μέρες Αστρονομίας. )