Mesiac a jeho tmavé škvrny. Obrazový kredit: NASA. Klikni na zväčšenie.
Ľudia každej kultúry boli fascinovaní temnými „škvrnami“ na Mesiaci, ktoré akoby zložili postavu králika, žaby alebo tvár klauna. Pri misiách Apollo vedci zistili, že tieto črty sú skutočne obrovskými nárazovými nádržami, ktoré boli zaplavené teraz spevnenou lávou. Jedným prekvapením bolo, že tieto nádrže sa vytvorili pomerne neskoro v histórii skorej slnečnej sústavy - približne 700 miliónov rokov po vytvorení Zeme a Mesiaca. Mnoho vedcov sa dnes domnieva, že tieto lunárne nárazové nádrže svedčia o obrovskom náraste počtu bombardovaných planét - nazývanom neskoro ťažké bombardovanie (LHB). Príčinu takého intenzívneho bombardovania však mnohí považujú za jedno z najzachovalejších tajomstiev histórie slnečnej sústavy.
V sérii troch článkov uverejnených v tomto týždennom časopise časopisu Nature, medzinárodný tím planetárnych vedcov, Rodney Gomes (Brazílske národné observatórium), Harold Levison (Juhozápadný výskumný ústav, Spojené štáty), Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C) ? te d'Azur, Francúzsko) a Kleomenis Tsiganis (OCA a University of Thessaloniki, Grécko) - zhromaždené programom pre návštevníkov hosteným na Observatoire de la C? te d'Azur v Nice - navrhli model, ktorý nielen prirodzene rieši tajomstvo pôvodu LHB, ale tiež vysvetľuje mnohé pozorované charakteristiky vonkajšieho planetárneho systému.
Tento nový model predpokladá, že štyri obrovské planéty, Jupiter, Saturn, Urán a Neptún, sa vytvorili vo veľmi kompaktnej orbitálnej konfigurácii, ktorá bola obklopená diskom malých predmetov vyrobených z ľadu a skaly (známych ako „planetesimály“). Numerické simulácie tímu Nice ukazujú, že niektoré z týchto planetesimálov pomaly unikli z disku kvôli gravitačným účinkom planét. Planéty rozptýlili tieto menšie objekty po celej slnečnej sústave, niekedy smerom von a niekedy dovnútra.
"Ako nás učil Izák Newton, pre každú akciu existuje rovnaká a opačná reakcia," hovorí Tsiganis. „Ak planéta vyhodí zo slnečnej sústavy planétu desatinnú čiaru, planéta sa posunie smerom k Slnku, len trochu, za kompenzáciu. Ak na druhej strane planéta rozptýli planétu smerom dovnútra, planéta vyskočí o niečo ďalej od Slnka. ““
Numerické simulácie ukazujú, že v priemere sa Jupiter pohyboval smerom dovnútra, zatiaľ čo ostatné veľké planéty sa pohybovali smerom von.
Spočiatku to bol veľmi pomalý proces, ktorý trvalo milióny rokov, kým sa planéty presunuli o malú sumu. Podľa tohto nového modelu sa situácia po 700 miliónoch rokov náhle zmenila. V tom čase Saturn prešiel bodom, v ktorom bola jeho obežná doba presne dvojnásobná ako doba Jupitera. Táto špeciálna orbitálna konfigurácia spôsobila, že obežná dráha Jupitera a Saturn sa náhle stala eliptickejšou.
"To spôsobilo, že obežné dráhy Uránu a Neptúna sa zbláznili," hovorí Gomes. "Ich obežné dráhy sa stali veľmi výstredné a začali sa gravitačne rozptýliť - a tiež Saturn."
Tím Nice tvrdí, že tento vývoj obežných dráh Urán a Neptún spôsobil LHB na Mesiaci. Ich počítačové simulácie ukazujú, že tieto planéty veľmi rýchlo prenikli cez planétový disk a rozptyľovali objekty v celom planétovom systéme. Mnohé z týchto objektov vstúpili do vnútornej slnečnej sústavy, kde nárazom zasypali Zem a Mesiac. Celý proces okrem toho destabilizoval obežné dráhy asteroidov, čo by potom tiež prispelo k LHB. A nakoniec, gravitačné účinky planetesimálneho disku spôsobili, že Urán a Neptún sa vyvinuli na ich súčasné obežné dráhy.
"Je to veľmi presvedčivé," hovorí Levison. „Urobili sme niekoľko desiatok simulácií tohto procesu a štatisticky planéty skončili na obežných dráhach veľmi podobných tým, ktoré vidíme, so správnymi oddeleniami, excentricitou a sklonom. Takže okrem LHB môžeme vysvetliť aj obežné dráhy obrovských planét. Žiadny iný model nikdy nedosiahol ani jednu vec. “
Bolo však treba prekonať ešte jednu prekážku. Slnečná sústava v súčasnosti obsahuje populáciu asteroidov, ktoré sledujú v podstate rovnakú obežnú dráhu ako Jupiter, ale túto planétu vedú alebo sledujú v uhlovej vzdialenosti zhruba 60 stupňov. Počítačové simulácie ukazujú, že tieto telá, známe ako „trójske asteroidy“, by sa stratili pri zmene obíhajúcich planét.
"Sedeli sme mesiace celé obavy, čo sa týka tohto problému, ktorý podľa všetkého znehodnocuje náš model," hovorí Morbidelli, "pokiaľ si neuvedomíme, že ak vták môže uniknúť z otvorenej klietky, môže do neho prísť a hniezdiť iný."
Tím Nice zistil, že niektoré zo samotných objektov, ktoré poháňali planétový vývoj a ktoré spôsobili LHB, by boli tiež zachytené na obežných dráhach trójskych asteroidov. V simuláciách sa ukázalo, že uviaznuté trójske kone reprodukujú orbitálnu distribúciu pozorovaných trójskych koní, čo bolo doteraz nevysvetlené. Celková predpokladaná hmotnosť zachytených objektov bola tiež konzistentná s pozorovanou populáciou.
Celkovo vzatý, nový model tímu Nice prirodzene vysvetľuje obežnú dráhu obrovských planét, trójskych asteroidov a LHB s bezprecedentnou presnosťou. „Náš model vysvetľuje toľko vecí, že sme presvedčení, že musí byť v zásade správny,“ hovorí Mordibelli. "Štruktúra vonkajšej slnečnej sústavy ukazuje, že planéty pravdepodobne prešli otrasom dobre po ukončení procesu formovania planéty."
Pôvodný zdroj: SWRI News Release
