Kuu ja sen tummat pisteet. Kuvan luotto: NASA. Klikkaa suurentaaksesi.
Jokaisen kulttuurin ihmisiä ovat kiehtoneet Kuun tummat “täplät”, jotka näyttävät säveltävän kanin, sammakoita tai pelleen kasvot. Apollo-tehtävien kanssa tutkijat havaitsivat, että nämä ominaisuudet ovat todella valtavia iskulaitteita, jotka tulvat nykyään kiinteytyneellä laavalla. Yhtenä yllätyksenä oli, että nämä altaat muodostuivat suhteellisen myöhään varhaisen aurinkokunnan historiassa - noin 700 miljoonaa vuotta maan ja kuun muodostumisen jälkeen. Monet tutkijat uskovat nyt, että nämä kuunmurtavat altaat todistavat valtavaa piikkiä planeettojen pommitusasteessa - kutsutaan myöhäisiksi koviksi pommituksiksi (LHB). Monien mielestä tällaisen voimakkaan pommituksen syy on yksi aurinkokunnan historian parhaiten säilyneistä mysteereistä.
Nature-lehden tämän viikon numerossa julkaistusta kolmesta sarjasta vastaava kansainvälinen planeettatutkijoiden ryhmä, Rodney Gomes (Brasilian kansallinen observatorio), Harold Levison (Lounais-tutkimusinstituutti, Yhdysvallat), Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C). ? te d'Azur, Ranska) ja Kleomenis Tsiganis (OCA ja Thessalonikin yliopisto, Kreikka) - jotka koottiin Nizzan Observatoire de la C? te d'Azur -hotellin isännöimälle vierailijaohjelmalle - ehdottivat mallia, joka ei vain ratkaise luonnollisesti LHB: n alkuperän mysteeri, mutta se selittää myös monia ulkoisen planeettajärjestelmän havaittuja ominaisuuksia.
Tämän uuden mallin mukaan neljä jättiläistä planeettaa, Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptune, muodostuivat erittäin kompakteina kiertoradalla, jota ympäröi levy, joka sisälsi pieniä esineitä, jotka olivat valmistettu jäästä ja kalliosta (tunnetaan nimellä “planetesimals”). Nizzan joukkueen suorittamat numeeriset simulaatiot osoittavat, että jotkut näistä planeetasimimailista vuotoivat hitaasti levyltä planeettojen painovoimavaikutusten takia. Planeetat hajottivat nämä pienemmät esineet koko aurinkokunnan, toisinaan ulospäin ja joskus sisäänpäin.
"Kuten Isaac Newton opetti meille, jokaisessa toiminnassa on sama ja päinvastainen reaktio", Tsiganis sanoo. ”Jos planeetta heittää planeetasasumman pois aurinkojärjestelmästä, planeetta siirtyy vain aurinkoa kohti vain pienenä, korvauksena. Jos toisaalta planeetta hajottaa planeetasasisällön sisäänpäin, planeetta hyppää hieman kauempana Auringosta. "
Numeeriset simulaatiot osoittavat, että Jupiter liikkui keskimäärin sisäänpäin, kun taas muut jättiläiset planeetat liikkuivat ulospäin.
Alun perin tämä oli erittäin hidas prosessi, joka vei miljoonia vuosia planeettojen liikkumiseen pienellä määrällä. Sitten tämän uuden mallin mukaan 700 miljoonan vuoden kuluttua tilanne muuttui yhtäkkiä. Tuolloin Saturnus muutti pisteen läpi, jossa kiertorata oli tarkalleen kaksi kertaa pidempi kuin Jupiterin. Tämä erityinen kiertoradan konfiguraatio sai Jupiterin ja Saturnuksen kiertoradat muuttumaan yhtäkkiä elliptisemmiksi.
"Tämän seurauksena Uranuksen ja Neptunuksen kiertoradat menivät pähkinöihin", Gomes sanoo. "Heidän kiertoradat tulivat hyvin epäkeskeisiksi ja he alkoivat levittää painovoimaa toisistaan - ja myös Saturnusta."
Nizzan joukkue väittää, että tämä Uranuksen ja Neptunuksen kiertoratojen kehitys aiheutti LHB: n kuussa. Heidän tietokoneiden simulaatiot osoittavat, että nämä planeetat tunkeutuivat nopeasti planeetaso-levylle, hajottaen esineitä ympäri planeettajärjestelmää. Monet näistä esineistä tulivat sisäiseen aurinkokuntaan, missä he olivat maapallolla ja kuulla iskuineen. Lisäksi koko prosessi destabiloi asteroidien kiertoradat, jotka sitten olisivat myös vaikuttaneet LHB: hen. Lopuksi tasovälin levyn painovoimavaikutukset saivat Uraanin ja Neptunuksen kehittymään nykyiselle kiertoradallaan.
"Se on erittäin vakuuttavaa", Levison sanoo. ”Olemme tehneet useita kymmeniä simulaatioita tästä prosessista, ja tilastollisesti planeetat päätyivät kiertoradalle, jotka ovat hyvin samankaltaisia kuin näemme, oikeilla erotuksilla, epäkeskuksilla ja kaltevuuksilla. Joten LHB: n lisäksi voimme selittää myös jättiläisten planeettojen kiertoradat. Mikään muu malli ei ole koskaan saavuttanut kumpaakaan asiaa aikaisemmin. "
Oli kuitenkin vielä yksi este ylitettäväksi. Aurinkokunnassa on tällä hetkellä asteroidipopulaatio, joka seuraa olennaisesti samaa kiertorataa kuin Jupiter, mutta johtaa tai seuraa tätä planeettaa noin 60 asteen kulmaetäisyydellä. Tietokonesimulaatiot osoittavat, että nämä elimet, jotka tunnetaan nimellä “Troijan asteroidit”, olisivat kadonneet, kun jättiläisten planeetojen kiertoradat muuttuivat.
"Istuimme kuukausia huolissaan tästä ongelmasta, joka näytti mitätöimästä malliamme", Morbidelli sanoo, "kunnes ymmärsimme, että jos lintu voi paeta avoimesta häkistä, toinen voi tulla ja pesiä siinä."
Nizzan joukkue havaitsi, että myös jotkut planeetan evoluutiota ohjaavista esineistä, jotka aiheuttivat LHB: tä, olisivat olleet vangittuina myös troijalaisen asteroidin kiertoradalle. Simuloinneissa loukkuun jääneet troijalaiset osoittautuivat toistavan havaittujen troijalaisten kiertoradan jakauman, jota ei ollut tähän mennessä selitetty. Loukkuun jääneiden esineiden ennakoitu kokonaismassa oli myös yhdenmukainen havaitun populaation kanssa.
Kaiken kaikkiaan Nizzan joukkueen uusi malli selittää luonnollisesti jättiläisten planeetojen, troijalaisten asteroidien ja LHB: n kiertoradat ennennäkemättömällä tarkkuudella. "Mallamme selittää niin monia asioita, että uskomme sen olevan periaatteessa oikein", Mordibelli sanoo. "Ulomman aurinkokunnan rakenne osoittaa, että planeetat läpäisivät todennäköisesti tärinän hyvin sen jälkeen, kun planeettojen muodostumisprosessi päättyi."
Alkuperäinen lähde: SWRI-lehdistötiedote
