Luna și petele ei întunecate. Credit de imagine: NASA. Faceți clic pentru a mări.
Oamenii din fiecare cultură au fost fascinați de „petele” întunecate de pe Lună, care par să compună figura unui iepure, broaște sau fața unui clovn. Cu misiunile Apollo, oamenii de știință au descoperit că aceste caracteristici sunt de fapt bazine de impact uriașe care au fost inundate cu lavă acum solidificată. O surpriză a fost că aceste bazine s-au format relativ târziu în istoria sistemului solar timpuriu - la aproximativ 700 de milioane de ani după formarea Pământului și a Lunii. Mulți oameni de știință cred acum că aceste bazine de impact lunar atestă o intensitate mare a ritmului de bombardament al planetelor - numit târziu bombardament greu (LHB). Cu toate acestea, cauza unui astfel de bombardament intens este considerată de mulți drept unul dintre cele mai bine păstrate mistere ale istoriei sistemului solar.
Într-o serie de trei lucrări publicate în revista săptămânii Nature, o echipă internațională de oameni de știință planetari, Rodney Gomes (Observatorul Național al Braziliei), Harold Levison (Southwest Research Institute, Statele Unite), Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C „te Azur, Franța) și Kleomenis Tsiganis (OCA și Universitatea din Salonic, Grecia) - reunite de un program de vizitatori găzduit la Observatoire de la Côte d'Azur din Nisa - au propus un model care nu doar rezolvă în mod natural. misterul originii LHB, dar explică, de asemenea, multe dintre caracteristicile observate ale sistemului planetar exterior.
Acest nou model prevede că cele patru planete uriașe, Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun, s-au format într-o configurație orbitală foarte compactă, care a fost înconjurat de un disc de obiecte mici din gheață și rocă (cunoscute sub numele de „planetesimali”). Simulările numerice ale echipei de la Nisa arată că unele dintre aceste planetesimale s-au scurs lent de pe disc din cauza efectelor gravitaționale ale planetelor. Planetele au împrăștiat aceste obiecte mai mici în întregul sistem solar, uneori spre exterior și alteori spre interior.
"După cum ne-a învățat Isaac Newton, pentru fiecare acțiune există o reacție egală și opusă", spune Tsiganis. „Dacă o planetă aruncă un planetesimal din sistemul solar, planeta se deplasează spre Soare, doar o mică parte, în compensare. Dacă, pe de altă parte, planeta împrăștie planetesimalul spre interior, planeta sare ușor mai departe de Soare. "
Simulările numerice arată că, în medie, Jupiter s-a mutat spre interior, în timp ce celelalte planete uriașe s-au mutat spre exterior.
Inițial, acesta a fost un proces foarte lent, necesitând milioane de ani ca planetele să mute o cantitate mică. Apoi, conform acestui nou model, după 700 de milioane de ani, situația s-a schimbat brusc. În acea perioadă, Saturn a migrat prin punctul în care perioada sa orbitală era exact de două ori mai mare decât cea a lui Jupiter. Această configurație orbitală specială a făcut ca orbitele lui Jupiter și Saturn să devină brusc mai eliptice.
„Acest lucru a făcut ca orbitele lui Uranus și Neptun să meargă”, spune Gomes. „Orbitele lor au devenit foarte excentrice și au început să se împrăștie gravitațional unele de altele - și Saturn de asemenea.”
Echipa de la Nice susține că această evoluție a orbitelor lui Uranus și Neptun a provocat LHB pe Lună. Simulările lor de computer arată că aceste planete au pătruns foarte repede pe discul planetesimal, împrăștind obiecte în întregul sistem planetar. Multe dintre aceste obiecte au intrat în sistemul solar interior unde au picat Pământul și Luna cu impacturi. În plus, întregul proces a destabilizat orbitele asteroizilor, care atunci ar fi contribuit și la LHB. În cele din urmă, efectele gravitaționale ale discului planetesimal au determinat ca Uranus și Neptun să evolueze pe orbitele lor actuale.
„Este foarte convingător”, spune Levison. „Am făcut câteva zeci de simulări ale acestui proces și, statistic, planetele au ajuns pe orbite foarte asemănătoare cu cele pe care le vedem, cu separații, excentricități și înclinații corecte. Deci, pe lângă LHB, putem explica și orbitele planetelor uriașe. Niciun alt model nu a mai realizat niciun lucru înainte. ”
Cu toate acestea, a fost încă un obstacol de depășit. Sistemul solar conține în prezent o populație de asteroizi care urmează în esență aceeași orbită ca Jupiter, dar conduc sau urmăresc acea planetă pe o distanță unghiulară de aproximativ 60 de grade. Simulările computerului arată că aceste corpuri, cunoscute sub numele de „asteroizi troieni”, s-ar fi pierdut odată cu schimbarea orbitelor planetelor gigant.
„Ne-am așezat luni întregi îngrijorați de această problemă, care părea să ne invalideze modelul”, spune Morbidelli, „până când ne-am dat seama că dacă o pasăre poate scăpa dintr-o cușcă deschisă, alta poate veni și cuibărește în ea.”
Echipa din Nisa a descoperit că unele dintre obiectele care au condus evoluția planetară și care au provocat LHB, ar fi fost de asemenea capturate pe orbitele asteroidului troian. În simulări, troienii prinși s-au dovedit a reproduce distribuția orbitală a troienilor observați, care nu a fost explicată până acum. Masa totală prevăzută a obiectelor prinse a fost, de asemenea, în concordanță cu populația observată.
În total, noul model al echipei Nisa explică în mod natural orbitele planetelor uriașe, asteroizilor troieni și LHB la o precizie fără precedent. „Modelul nostru explică atât de multe lucruri, încât credem că acesta trebuie să fie practic corect”, spune Mordibelli. „Structura sistemului solar exterior arată că planetele au trecut, probabil, printr-o agitare bine după ce procesul de formare a planetei s-a încheiat.”
Sursa originală: Comunicat de presă SWRI
