Mars je majhen planet. Pravzaprav je za znanstvenike, ki se ukvarjajo z modeliranjem sončnega sistema, planet tudi majhen. "Vsi, ki naredite simulacije, kako oblikujete zemeljske planete, se vedno konča z Marsom, ki je 5-10 krat večji, kot je v resničnem življenju." Minton sodeluje s kolegom dr. Hal Levisonom, da bi ustvaril nove simulacije, ki pojasnjujejo majhnost Marsa, vključno z učinkom tako imenovane migracije, ki jo poganjajo planete, in poleg tega bi lahko majhni predmeti, ki jih Minton imenuje "Marstinis", vznemirili ali pretresli na naše ideje o zgodnjem sončnem sistemu in poznem težkem obstreljevanju.
Planetarni znanstveniki se strinjajo, da so kopenski planeti nastali zelo hitro v prvih 50 do 100 milijonih let zgodovine osončja in naša Luna je nastala zaradi vpliva med objektom velikosti Marsa in proto-Zemljo v nekem trenutku v tem času. Mnogo pozneje je bilo pozno težko bombardiranje, časovno obdobje, ko se je na Luni oblikovalo veliko število udarnih kraterjev v časovnem razponu le sedemdeset milijonov let - in po sklepanju Zemlje, živega srebra, Venere in Marsa so verjetno tudi poganjali.
Večina teorij o planetarni formaciji ne more predstavljati tega intenzivnega obdobja bombardiranja tako pozno v zgodovini sončnega sistema, vendar je Levison bil del ekipe, ki je leta 2005 predlagala model Nice, ki je predlagal, kako se je pozno težko obstreljevanje sprožilo pri velikanskih planetih - ki so se oblikovale v bolj kompaktni konfiguraciji - hitro so se preselile drug od drugega (in njihova orbitalna ločitev se je povečala), destabiliziran pa je bil disk majhnih "planetesimal", ki so ležali zunaj orbite planetov, kar je povzročilo nenadno množično pošiljanje le-teh planetesimalci - asteroidi in kometi - do notranjega osončja.
Toda po vzoru modela so selitve planetov verjetno povzročile tudi selitev planetov. Planeti so nastali iz velikanskega diska plina, prahu, skalnih naplavin in ledu, ki obdaja zgodnje Sonce. Odpadki so se združili v oblike večjih planetnih objektov, simulacije pa kažejo, da se bodo večji predmeti velikosti planeta, vgrajeni v disk manjših predmetov, selili kot posledica zaleta in energije, ko planeti raztresejo planetesimals, na katerega naletijo.
"Motnje zaradi majhnih skalnatih ali ledenih predmetov, ki obdajajo večji objekt, lahko povzročijo, da se večji predmet" zareže "vzdolž diska," je Minton povedal za Space Magazine. "Vsakič, ko se ti majhni platesimisti srečujejo z večjim predmetom, dejansko povzročijo malo pritiska v položaj večjega predmeta. Če se lotite matematike, če obstaja kakšno rahlo neravnovesje s številom predmetov, ki se srečujejo na sončni strani, v primerjavi s protitlansko stranjo, lahko dejansko povzročite neto gibanje velikega telesa in dejansko se zgodi precej hitro. "
Minton in Levison uporabljata isto fiziko migracij, ki jih poganja planet, pri nastajanju zemeljskih planetov.
"V primeru Marsa si predstavljajte te planetarne zarodke, ki se nahajajo v coni Zemlja-Venera," je dejal Minton. "Potem vam zraste en majhen zarodek, ki bo postal Mars, velikosti pa bi se začelo seliti zaradi planetarno usmerjene selitve in se oddaljiti od ostalih fantov. Torej je zapustila paket, in ko se premika po disku, se odcepi od tam, kjer se dogajajo vse akcije. "
Tako je rast Marsa zastala pri sedanji velikosti, ker se je preselila iz materialov za gradnjo planetov.
Minton je dejal, da so njihove simulacije tega dela res dobro.
"Veliko se ukvarjamo s matematiko in migracije so precej hitre," je dejal, "in Mars bi se lahko preselil skozi disk, preden bi se lahko oblikoval kateri koli drug planet velikosti Mars. V zgodnjem sončnem sistemu, kjer imate Mars ob robu diska pri 1,5 AU, to je tam, kjer je trenutno, in vse druge akcije, ki se dogajajo v coni Zemlja-Venera, sta Zemlja in Venera lahko naraščajo do zdaj, kjer sta približno enaki velikosti in masi in Mars je nasedel sam. "
In z Marsom je zasuk Marstinis, ki bi lahko ponudil nadomestno razlago za pozno težko bombardiranje.
Mars, ki se je migriral, bi lahko v svoji resonanci pobral planetesimal, kjer dva ali več orbitatih teles medsebojno gravitacijsko vplivajo.
"Sploh ni očitno, zakaj je tako," je dejal Minton, "vendar se isto dogaja, da se je to zgodilo v zunanjem osončju, kar je Plutonu dalo svojo orbito. Mislimo, da je bil Pluton dejansko ujet v resonanci 3: 2 z Neptunom, ko je Neptun migriral ven, zato Pluton in drugi "Plutinovi" živijo v teh resonah z Neptunom. "
Plutinovi so drugi objekti Kuiperjevega pasu v bližini Plutona. Ta resonanca pomeni, da se Pluton in Plutinoji gibljejo okoli Sonca trikrat za vsaka dvakrat, kot to počne Neptun. Obstajata tudi dva tinosa, ki sta ujeta v resonanco 1: 2 z Neptunom - in ki ju najdemo proti zunanjemu robu Kuiperjevega pasu. Nove simulacije kažejo, da so te črte resonanc skoraj kot snežne freze in ko je Neptun migriral ven, je pobral vsa ta ledena telesa, Pluton in Plutinove.
To bi se lahko zgodilo tudi na Marsu, in ko bi Mars migriral skozi disk, bi pobral tudi malo predmetov.
"Odločil sem se, da pokličem te Marstinis, da se držim teme Plutino in Two-tino," je z nasmehom dejal Minton. "Ne vem, ali se bo to držalo ali ne."
Toda zanimivost Marstinisov je, je dejal Minton, ta, da je resonanca 3: 2 z Marsom pravzaprav zelo nestabilno območje.
"Tam je pravzaprav resonanca s Saturnom, ki je obstajala le v času poznega težkega bombardiranja," je dejal, "tako je bil Saturn pred tem - mislimo - da je bil v drugem položaju, zato je bil ta poseben odmev v drugačnem položaju . Šele potem, ko so se velikanski planeti preselili na njihovo trenutno lokacijo, je ta odmevna lokacija postala nestabilna. Zato mislimo, da bi bili ti Marstinis stabilni in bi v tem vmesnem obdobju med koncem oblikovanja planetov in poznim težkim obstreljevanjem nenadoma ta regija postala nestabilna, ko so planeti premaknili položaje na svoje trenutne lokacije. "
Ali bi lahko Marstinis bili odgovorni za pozno težko bombardiranje?
"Te Marstinise so potisnili z planeta, ki tvorijo regije, do asteroidnega pasu," je dejal Minton, "nato pa so kar naenkrat planeti migrirali, celotna regija pa je postala nestabilna, tako da so lahko vsi zleteli v notranji osončje in na koncu udari na Luno. "
Obstaja še nekaj drugih argumentov, kamor se Marstinis prilega profilu, kaj je Luno prizadelo med poznim težkim bombardiranjem.
"Imamo razloge za domnevo, da so bili predmeti, ki so med poznim težkim obstreljevanjem udarili na Luno, podobni asteroidom, vendar niso povsem podobni asteroidom, kot jih imamo zdaj," je dejal Minton. "Torej, lahko pride do nekaterih kemičnih argumentov, prav tako pa lahko iz trditev o možnih udarcih podate nekaj argumentov, ki morda niso bili dovolj masovni v asteroidnem pasu, da bi zagotovili vse asteroide in vplive, ki jih vidimo na Luni."
Toda obstajajo še druga odprta vprašanja, na primer, kako dolgo je trajalo pozno težko bombardiranje, ali so bili kometi kdaj pomembni v zgodovini bombnega napada na Luni ali so bili to sploh asteroidi? Minton je dejal, da bo nadaljnje raziskovanje Lune odgovorilo na mnoga od teh vprašanj.
"To so vse stvari, za katere moramo resnično iti na Luno, da bi to ugotovili, in skoraj nikjer drugje ne morete to storiti. Resnično je eno najboljših krajev za razumevanje celotne zgodovine sončnega sistema.
Minton bo svoje ugotovitve predstavil na prihajajoči konferenci o lunarni in planetarni znanosti marca 2011.
Lahko poslušate intervju, ki sem ga opravil z Mintonom o planetesalno usmerjeni migraciji za podcast NASA Lunar Science Institute (na voljo tudi na 365 Dnevih astronomije.)
