Luna in njene temne lise. Kreditna slika: NASA. Kliknite za povečavo.
Ljudje iz vsake kulture so bili očarani nad temnimi "pikami" na Luni, ki na videz sestavljajo lik zajca, žabe ali obraza klovna. Z misijami Apollo so znanstveniki ugotovili, da so te lastnosti pravzaprav ogromni udarni bazeni, ki so jih preplavili zdaj utrjena lava. Eno presenečenje je bilo, da so se ti bazeni oblikovali razmeroma pozno v zgodovini zgodnjega sončnega sistema - približno 700 milijonov let po nastanku Zemlje in Lune. Mnogi znanstveniki zdaj verjamejo, da ti lunarni bazeni pričajo o velikem skoku hitrosti obstreljevanja planetov - imenovanem pozno težko bombardiranje (LHB). Vzrok tako intenzivnega bombardiranja pa mnogi ocenjujejo kot eno najbolje ohranjenih skrivnosti zgodovine sončnega sistema.
V seriji treh prispevkov, objavljenih v tedenski številki revije Nature, so sodelovali mednarodna skupina planetarnih znanstvenikov Rodney Gomes (Nacionalni observatorij Brazilije), Harold Levison (Southwest Research Institute, ZDA), Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C ? te d'Azur, Francija) in Kleomenis Tsiganis (OCA in Univerza v Solunu, Grčija) - ki ju je združil program za obiskovalce, ki je gostoval na Observatoire de la C'te d'Azur v Nici - sta predlagala model, ki ne rešuje samo naravno. skrivnost nastanka LHB, pojasnjuje pa tudi številne opažene značilnosti zunanjega planetarnega sistema.
Ta novi model predvideva, da so štirje velikanski planeti, Jupiter, Saturn, Uran in Neptun, oblikovani v zelo kompaktni orbitalni konfiguraciji, ki jo je obdajal disk majhnih predmetov iz ledu in kamnin (znanih kot "planetesimals"). Številčne simulacije ekipe Nice kažejo, da so nekateri od teh planetesimal počasi uhajali iz diska zaradi gravitacijskih vplivov planetov. Planeti so razpršili te manjše predmete po celotnem osončju, včasih navzven in včasih navznoter.
"Kot nas je naučil Isaac Newton, je za vsako dejanje enakovredna in nasprotna reakcija," pravi Tsiganis. "Če planet vrže planetarno iz sončnega sistema, se planet odpravi proti Soncu, le majhen delček, kot nadomestilo. Če na drugi strani planet razseže planetemalno navznoter, planet skoči nekoliko dlje od Sonca. "
Številčne simulacije kažejo, da se je Jupiter v povprečju premikal navznoter, medtem ko so se drugi orjaški planeti gibali navzven.
Na začetku je bil to zelo počasen proces, ki je trajal milijone let, da so se planeti premaknili v majhni količini. Potem se je po tem novem modelu po 700 milijonih let situacija nenadoma spremenila. Takrat je Saturn migriral skozi točko, ko je bilo njegovo orbitalno obdobje natančno dvakrat dlje od Jupitrovega. Ta posebna orbitalna konfiguracija je povzročila, da so Jupitrove in Saturnove orbite nenadoma postale bolj eliptične.
"To je povzročilo, da sta orbiti Urana in Neptuna zagoreli," pravi Gomes. "Njihove orbite so postale zelo ekscentrične, zato so se gravitacijsko počele med seboj - in tudi Saturn."
Ekipa iz Nice trdi, da je ta razvoj Uranove in Neptunove orbite povzročil LHB na Luni. Njihove računalniške simulacije kažejo, da so ti planeti zelo hitro prodrli v planetni disk, s čimer so razpršili predmete po celotnem planetarnem sistemu. Mnogi od teh predmetov so vstopili v notranji sončni sistem, kjer so z udarci prelili Zemljo in Luno. Poleg tega je celoten postopek destabiliziral orbite asteroidov, kar bi potem tudi prispevalo k LHB. Nenazadnje so gravitacijski učinki planetesimalnega diska povzročili, da se Uran in Neptun razvijeta na svoje trenutne orbite.
"Zelo prepričljivo je," pravi Levison. "Naredili smo več deset simulacij tega procesa in statistično so planeti končali na orbitah, zelo podobnih tistim, ki jih vidimo, s pravilnimi ločitvami, ekscentričnostmi in nakloni. Torej lahko poleg LHB razložimo tudi orbite velikanskih planetov. Noben drug model še nikoli ni dokončal nobene stvari. "
Vendar je bilo treba premagati še eno oviro. Sončni sistem trenutno vsebuje populacijo asteroidov, ki sledijo v bistvu isti orbiti kot Jupiter, vendar vodijo ali sledijo tem planetu s kotno razdaljo, približno 60 stopinj. Računalniške simulacije kažejo, da bi se ta telesa, znana kot trojanski asteroidi, izgubila, ko bi se spremenile orbite velikanskih planetov.
"Mesece smo sedeli okrog in se ukvarjali s to težavo, za katero se zdi, da je naš model razveljavil," pravi Morbidelli, "dokler nismo ugotovili, da če ptica lahko pobegne iz odprte kletke, lahko v njo gnezdi še ena."
Ekipa iz Nice je ugotovila, da bi bili nekateri zelo predmeti, ki so vodili planetarno evolucijo in ki so povzročili LHB, prav tako ujeti v orbito trojanskih asteroidov. V simulacijah se je izkazalo, da ujeti Trojanci reproducirajo orbitalno porazdelitev opazovanih Trojanov, ki je bila do zdaj še nepojasnjena. Skupna predvidena masa ujetih predmetov je bila prav tako skladna z opazovano populacijo.
Skupno gledano nov model Nice skupine seveda razlaga orbite velikanskih planetov, trojanskih asteroidov in LHB do brez primere natančnosti. "Naš model pojasnjuje toliko stvari, za katere verjamemo, da morajo biti v osnovi pravilne," pravi Mordibelli. "Struktura zunanjega osončja kaže, da so se planeti verjetno dobro pretresli, ko se je končal proces oblikovanja planeta."
Izvirni vir: SWRI News Release
