Mars je malá planeta. Ve skutečnosti pro vědce, kteří dělají modelování sluneční soustavy, je planeta také malý. "Každý, kdo provádí simulace toho, jak formujete pozemské planety, vždy skončí s Marsem, který je 5-10krát větší než ve skutečném životě." Minton spolupracoval s kolegou Dr. Halem Levisonem na tvorbě nových simulací, které vysvětlují malou velikost Marsu tím, že zahrnují účinek tzv. Migrace řízené planetáriem a navíc malé objekty, které Minton nazývá „Marstinis“, se mohou hýbat nebo třást. naše představy o rané sluneční soustavě a pozdním těžkém bombardování.
Planetární vědci souhlasí s tím, že pozemské planety se utvořily velmi rychle během prvních 50 až 100 milionů let historie sluneční soustavy a náš Měsíc se vytvořil nárazem mezi objektem velikosti Mars a proto-Zemí v určitém okamžiku během této doby. Mnohem později to bylo pozdní těžké bombardování, období, kdy se na Měsíci vytvořilo velké množství nárazových kráterů v časovém rozpětí pouhých sedmdesáti miliónů let - a na základě toho se pravděpodobně také bušilo Země, Merkur, Venuše a Mars.
Většina teorií planetárních formací nedokáže vysvětlit toto intenzivní období bombardování tak pozdě v historii sluneční soustavy, ale Levison byl součástí týmu, který v roce 2005 navrhl Nice model, který navrhl, jak bylo spuštěno pozdní těžké bombardování, když obří planety - který se vytvořil v kompaktnější konfiguraci - rychle migroval od sebe navzájem (a jejich orbitální separace se zvětšovaly) a disk malých „planetesimálů“, které ležely mimo oběžné dráhy planet, byl destabilizován, což způsobovalo náhlé masivní dodání těchto planetesimály - asteroidy a komety - do vnitřní sluneční soustavy.
Podle modelu ale také planetesimály pravděpodobně způsobily také migraci planet. Planety se tvořily z obrovského disku plynu, prachu, skalnatých zbytků a ledu obklopujícího ranní Slunce. Debris se spojil, aby vytvořil větší objekty velikosti planety, a simulace ukazují, že větší objekt velikosti planety zabudovaný na disku menších objektů bude migrovat v důsledku zachování hybnosti a energie, protože planety rozptýlí planety, se kterými se setkávají.
"Perturbace z malých skalnatých nebo ledových objektů obklopujících větší objekt mohou způsobit, že větší objekt" skočí "po disku," řekl Minton časopisu Space Magazine. "Pokaždé, když se tyto malé planetesimály setkají s větším objektem, ve skutečnosti způsobí malou škrábnutí v poloze většího objektu." Ukázalo se, že pokud cvičíte matematiku, existuje-li jakákoli mírná nerovnováha k počtu předmětů, se kterými se setkáte na slunci proti setkávání na protisluneční straně, můžete ve skutečnosti způsobit čistý pohyb velkého těla a ve skutečnosti se to děje docela rychle. “
Minton a Levison aplikovali stejnou fyziku migrace řízené planetesimálně na utváření pozemských planet.
"V případě Marsu si představte tato planetární embrya umístěná v zóně Země-Venuše," řekl Minton. "Pak máte jedno malé embryo, které roste, aby se stalo velikostí na Marsu, a začalo by se to stěhovat kvůli migraci řízené planetáriem, a to skákalo pryč od ostatních chlapů." Takže to opustilo balíček a jak se pohybuje přes disk, uvízne ho od místa, kde se děje veškerá akce. “
Růst Marsu se tak zastavil ve své současné velikosti, protože migroval pryč od materiálů pro tvorbu planet.
Minton řekl své simulace této práce opravdu dobře.
"Dělali jsme hodně matematiky a migrace je velmi rychlá," řekl, "a Mars mohl migrovat přes disk dříve, než by se mohla vytvořit jakákoli jiná planeta velikosti Mars. V rané sluneční soustavě, kde jste na okraji disku uvázli Mars na 1,5 AU, což je místo, kde je právě teď a všechny ostatní akce probíhající v zóně Země-Venuše, pak Země a Venuše dokázaly dorůstají do velikosti, v jaké jsou nyní, kde jsou oba zhruba stejné velikosti a hmotnosti a Mars je sám o sobě uvězněn. “
A s Marsem existuje zápletka Marstinis, která by mohla nabídnout alternativní vysvětlení pro pozdní těžké bombardování.
Migrující Mars mohl vyzvednout planetesimály ve své rezonanci, kde dvě nebo více oběžných těl mají na sebe gravitační vliv.
"Není vůbec zřejmé, proč tomu tak je," řekl Minton, "ale stejně se předpokládá, že se to stalo i ve vnější sluneční soustavě, která dala Plutovi oběžné dráhy." Myslíme si, že Pluto byl vlastně vyzvednut v rezonanci 3: 2 s Neptunem, když Neptun migroval, a proto Pluto a další "Plutinos" žijí v těchto rezonancích s Neptunem. "
Plutini jsou další objekty Kuiper Belt poblíž Pluta. Tato rezonance znamená, že Pluto a Plutinové obíhají kolem Slunce třikrát za každé 2 Neptun. Existují také Two-tinos, která jsou zachycena v rezonanci 1: 2 s Neptunem - a která se nacházejí směrem k vnějšímu okraji Kuiperova pásu. Nové simulace ukazují, že tyto linie rezonancí jsou téměř jako sněhové pluhy, a když Neptun migroval, zachytil všechna tato ledová těla, Pluto a Plutinos.
To se mohlo stát i Marsu, a když Mars migroval přes disk, také by zachytil malé předměty.
"Rozhodl jsem se nazvat tyto Marstinis, držet se tématu Plutino a Two-tino," řekl Minton s úsměvem. "Nevím, jestli se to bude držet nebo ne."
Ale zajímavou věcí na Marstinis, Minton řekl, je, že rezonance s Marsem 3: 2 je ve skutečnosti velmi nestabilní zóna.
„Ve skutečnosti existuje rezonance se Saturnem, která existovala pouze v době pozdního těžkého bombardování,“ řekl, „takže předtím byl Saturn - myslíme si - v jiné poloze, takže tato konkrétní rezonance byla v jiné poloze. . Takže až poté, co se obří planety přenesly na své aktuální místo, se toto rezonanční místo stalo nestabilním. Takže si myslíme, že tyto Marstinis by byly stabilní a v tomto přechodném období mezi koncem formace planety a pozdním těžkým bombardováním se najednou tento region stal nestabilním, když planety přesunuly pozice do svých současných umístění. “
Mohli tedy být Marstinové zodpovědní za pozdní těžké bombardování?
"Tyto Marstinis byly vytlačeny z oblastí tvořících planetu na pás asteroidů," řekl Minton, "pak najednou planety migrovaly a celý tento region se stal nestabilním, takže se všichni mohli dostat do vnitřní sluneční soustavy a nakonec dopadne na Měsíc. “
Existuje také několik dalších argumentů, kde Marstinové zapadají do profilu toho, co zasáhlo Měsíc během pozdního těžkého bombardování.
"Máme důvody si myslet, že objekty, které zasáhly Měsíc během pozdního těžkého bombardování, byly něco jako asteroidy, ale ne přesně jako asteroidy, které máme nyní," řekl Minton. "Takže existují nějaké chemické argumenty, které můžete udělat, také můžete udělat nějaké argumenty z pravděpodobnosti dopadu, které nemusely být dostatečně velké v pásu asteroidů, aby dodaly všechny asteroidy a dopady, které vidíme na Měsíci."
Existují však i další nevyřešené otázky, například jak dlouho trvalo pozdní těžké bombardování, když to začalo, byly komety někdy důležité v historii bombardování Měsíce nebo to byly všechny asteroidy? Minton řekl, že další průzkum Měsíce by odpověděl na mnoho z těchto otázek.
"To jsou všechno věci, které opravdu musíme jít na Měsíc, abychom to zjistili, a téměř nikde jinde na to nemůžete jít." Je to opravdu jedno z nejlepších míst, kde můžete pochopit celou historii sluneční soustavy.
Minton představí svá zjištění na nadcházející lunární a planetární vědecké konferenci v březnu 2011.
Můžete si poslechnout rozhovor, který jsem provedl s Mintonem, o migraci řízené planetáriem pro podcast NASA Lunar Science Institute (k dispozici také na 365 dní astronomie).
