Mars je malá planéta. V skutočnosti pre vedcov, ktorí robia modelovanie slnečnej sústavy, planéta je tiež malé. "Každý, kto robí simulácie toho, ako formujete pozemské planéty, vždy skončí s Marsom, ktorý je 5-10 krát väčší ako v skutočnom živote." Minton spolupracoval s kolegom Dr. Hal Levisonom na vytvorení nových simulácií, ktoré vysvetľujú malú veľkosť Marsu zahrnutím účinku tzv. Migrácie riadenej planétou a okrem toho malé objekty, ktoré Minton nazýva „Marstinis“, sa môžu hýbať alebo triasť. predstaviť si naše predstavy o skorej slnečnej sústave a neskorom ťažkom bombardovaní.
Planetárni vedci súhlasia s tým, že pozemské planéty sa formovali veľmi rýchlo počas prvých 50 - 100 miliónov rokov od histórie slnečnej sústavy a náš Mesiac sa formoval nárazom medzi objektom veľkosti Marsu a proto-Zemou v určitom okamihu počas tejto doby. Oveľa neskôr to bolo neskoré ťažké bombardovanie, časové obdobie, v ktorom bolo pravdepodobne bombardovaných veľké množstvo nárazových kráterov na Mesiaci v časovom rozpätí iba sedemdesiat miliónov rokov - a na základe toho sa dalo odhadnúť aj Zem, Ortuť, Venuša a Mars.
Väčšina teórií planétovej formácie nemôže zodpovedať za toto intenzívne obdobie bombardovania tak neskoro v histórii slnečnej sústavy, ale Levison bol súčasťou tímu, ktorý v roku 2005 navrhol Nice model, ktorý navrhol, ako sa spustilo oneskorené ťažké bombardovanie, keď sa obrie planéty spustili. - ktoré sa vytvorili v kompaktnejšej konfigurácii - rýchlo sa od seba vzdialili (a všetky ich orbitálne separácie sa zväčšili) a disk malých „planetesimálov“, ktoré ležali mimo obežných dráh planét, bol destabilizovaný, čo spôsobilo jeho náhle masívne doručenie planetesimály - asteroidy a kométy - do vnútornej slnečnej sústavy.
Podľa modelu však pravdepodobne planetesimály tiež spôsobili migráciu planét. Planéty sa tvorili z obrovského disku plynu, prachu, skalných zvyškov a ľadu obklopujúceho skoré Slnko. Trosky sa spojili, aby vytvorili väčšie objekty veľkosti planéty, a simulácie ukazujú, že väčšie objekty veľkosti planéty vložené do disku menších objektov sa migrujú v dôsledku zachovania hybnosti a energie, keď planéty rozptyľujú planetesimály, s ktorými sa stretávajú.
"Poruchy malých skalných alebo ľadových predmetov obklopujúcich väčší objekt môžu spôsobiť, že sa väčší disk" pohltí "pozdĺž disku," povedal Minton časopisu Space Magazine. „Zakaždým, keď sa tieto malé planetesimály stretnú s väčším objektom, v skutočnosti spôsobia trochu štipku v polohe väčšieho objektu. Ukázalo sa, že ak cvičíte matematiku, ak existuje nejaká mierna nerovnováha k počtu predmetov, ktoré sa stretávajú na slnečnej strane oproti stretnutiu na protislnečnej strane, môžete skutočne spôsobiť čistý pohyb veľkého tela a v skutočnosti sa to deje veľmi rýchlo. “
Minton a Levison aplikovali rovnakú fyziku migrácie na základe planéty na formovanie pozemských planét.
"V prípade Marsu si predstavte tieto planetárne embryá umiestnené v zóne Zeme-Venuša," uviedol Minton. "Potom máte jedno malé embryo, ktoré rastie, aby sa stalo veľkosťou na Mars, a začalo by to migráciou kvôli migrácii riadenej planétou a vystrelil by sa od ostatných." Takže to opustilo balík a keď sa pohybuje cez disk, uviazne ho tam, kde sa deje všetka akcia. “
Rast Marsu sa tak zastavil na svojej súčasnej veľkosti, pretože sa sťahoval z materiálov na tvorbu planét.
Minton povedal, že ich simulácie tejto práce boli naozaj dobré.
„Robili sme veľa matematiky a migrácia je veľmi rýchla,“ povedal, „a Mars by mohol migrovať cez disk skôr, ako by sa mohla vytvoriť akákoľvek iná planéta veľkosti Marsu. V skorej slnečnej sústave, kde je Mars na okraji disku uviaznutý na hranici 1,5 AU, čo je práve teraz a všetky ostatné akcie prebiehajúce v zóne Zeme-Venuša, potom boli Zem a Venuša schopné dorastajú do takej veľkosti, v akej sú teraz, kde sú zhruba rovnako veľké a majú hmotu a Mars je sám o sebe uviaznutý. “
A s Marsom existuje zápletka Marstinisa, ktorá by mohla ponúknuť alternatívne vysvetlenie pre neskoré ťažké bombardovanie.
Migrujúci Mars mohol vo svojej rezonancii zachytiť planéty, kde na seba pôsobia dve alebo viac obiehajúcich telies.
"Nie je vôbec zrejmé, prečo to tak je," povedal Minton, "ale predpokladá sa, že to isté sa stalo aj vo vonkajšej slnečnej sústave, ktorá dala Pluto jej obežnú dráhu." Myslíme si, že Pluto bol vlastne zachytený v rezonancii 3: 2 s Neptúnom, keď Neptún migroval, a preto Pluto a ďalší „Plutinovia“ žijú v týchto rezonanciách s Neptúnom. “
Plutinovia sú ďalšie objekty Kuiperovho pásu v blízkosti Pluta. Táto rezonancia znamená, že Pluto a Plutinovia obchádzajú Slnko trikrát za každé 2 krát Neptún. Existujú tiež dvojčatá, ktoré sú zachytené v rezonancii 1: 2 s Neptúnom - a ktoré sa nachádzajú smerom k vonkajšiemu okraju Kuiperovho pásu. Nové simulácie ukazujú, že tieto rezonančné línie sú takmer ako snežný pluh a keď Neptún migroval, zachytil všetky tieto malé ľadové telá, Pluto a Plutinos.
Mohlo sa to stať aj na Marse, a keďže Mars migroval cez disk, mal by aj malé predmety.
"Rozhodol som sa nazvať tieto Marstinis, držať sa témy Plutino a Two-tino," povedal s úsmevom Minton. "Neviem, či to bude trvať alebo nie."
Ale zaujímavá vec, o Marstinisoch, Minton povedal, je, že rezonancia s Marsom 3: 2 je v skutočnosti veľmi nestabilná zóna.
„V skutočnosti existuje rezonancia so Saturnom, ktorá existovala iba v čase neskorého ťažkého bombardovania,“ povedal, „takže predtým bol Saturn - myslíme si - v inej polohe, takže táto konkrétna rezonancia bola v inej polohe. , Takže rezonančné miesto sa stalo nestabilným až po migrácii obrovských planét na svoje súčasné miesto. Takže si myslíme, že títo Marstinis by boli stabilní a v tomto prechodnom období medzi koncom formácie planéty a neskorým ťažkým bombardovaním sa zrazu tento región stal nestabilným, keď planéty presunuli svoje pozície na svoje súčasné umiestnenia. ““
Takže môžu byť Marstiniovci zodpovední za neskoré ťažké bombardovanie?
"Tieto Marstinis boli vytlačené z oblastí tvoriacich planéty na pás asteroidov," povedal Minton, "potom sa zrazu planéty migrovali a celý tento región sa stal nestabilným, takže sa všetci mohli dostať do vnútornej slnečnej sústavy a nakoniec dopadnú na Mesiac. “
Existuje aj niekoľko ďalších argumentov, kde Marstinci zapadajú do profilu toho, čo zasiahlo Mesiac počas neskorého ťažkého bombardovania.
"Máme dôvody si myslieť, že objekty, ktoré zasiahli Mesiac počas neskorého ťažkého bombardovania, boli niečo ako asteroidy, ale nie presne ako asteroidy, ktoré máme teraz," uviedol Minton. "Takže existuje niekoľko chemických argumentov, ktoré môžete urobiť, tiež môžete urobiť nejaké argumenty z pravdepodobnosti nárazu, ktoré nemuseli byť v asteroidovom páse dostatočne veľké na to, aby sme dodali všetky asteroidy a dopady, ktoré vidíme na Mesiaci."
Existujú však aj ďalšie vynikajúce otázky, ako napríklad, ako dlho vydržalo neskoré ťažké bombardovanie, keď sa začalo, boli kométy niekedy dôležité v histórii bombardovania Mesiaca alebo to boli asteroidy? Minton povedal, že ďalšie skúmanie Mesiaca by zodpovedalo na mnohé z týchto otázok.
„To všetko sú veci, ktoré musíme skutočne navštíviť na Mesiaci, aby sme to zistili, a nie je takmer nikde inde, kam by ste to mohli urobiť. Je to naozaj jedno z najlepších miest, kde môžete pochopiť celú históriu slnečnej sústavy.
Minton predstaví svoje zistenia na nadchádzajúcej konferencii o lunárnych a planetárnych vedách v marci 2011.
Môžete si vypočuť rozhovor, ktorý som urobil s Mintonom o planetesimálnej migrácii pre podcast Lunárny vedecký inštitút NASA (k dispozícii aj na 365 dní astronómie).
