Měsíc a jeho tmavé skvrny. Obrazový kredit: NASA. Klikni pro zvětšení.
Lidé každé kultury byli fascinováni temnými „skvrnami“ na Měsíci, které zřejmě skládají postavu králíka, žáby nebo tvář klauna. Při misích Apollo vědci zjistili, že tyto rysy jsou ve skutečnosti obrovskými nárazovými nádržemi, které byly zaplaveny nyní ztuhlou lávou. Jedním překvapením bylo, že se tyto pánve formovaly poměrně pozdě v historii rané sluneční soustavy - přibližně 700 milionů let po vytvoření Země a Měsíce. Mnoho vědců nyní věří, že tyto lunární dopadové pánve svědčí o velkém nárůstu míry bombardování planet - nazýváno pozdní těžké bombardování (LHB). Příčinu takového intenzivního ostřelování však mnozí považují za jedno z nejlépe dochovaných tajemství historie sluneční soustavy.
V sérii tří příspěvků publikovaných v tomto týdnu časopisu Nature, mezinárodní tým planetárních vědců, Rodney Gomes (Národní observatoř Brazílie), Harold Levison (Southwest Research Institute, Spojené státy), Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C) ? te d'Azur, Francie) a Kleomenis Tsiganis (OCA a University of Thessaloniki, Řecko) - shromážděné návštěvnickým programem hostovaným na Observatoire de la C? te d'Azur v Nice - navrhly model, který nejen přirozeně řeší tajemství původu LHB, ale také vysvětluje mnoho pozorovaných charakteristik vnějšího planetárního systému.
Tento nový model předpokládá, že čtyři obří planety, Jupiter, Saturn, Uran a Neptun, se vytvořily ve velmi kompaktní orbitální konfiguraci, která byla obklopena diskem malých předmětů vyrobených z ledu a skály (známých jako „planetesimály“). Numerické simulace týmu Nice ukazují, že některé z těchto planetesimálů pomalu unikaly z disku kvůli gravitačním účinkům planet. Planety rozptýlily tyto menší objekty po celé sluneční soustavě, někdy ven a někdy dovnitř.
"Jak nás učil Isaac Newton, pro každou akci existuje stejná a opačná reakce," říká Tsiganis. "Pokud planeta vyhodí planetesimální část ze sluneční soustavy, planeta se posune směrem ke Slunci, jen nepatrně, jako kompenzace." Pokud na druhou stranu planeta rozptýlí planetesimální dovnitř, planeta skočí o něco dále od Slunce. “
Numerické simulace ukazují, že se Jupiter v průměru pohyboval směrem dovnitř, zatímco ostatní obří planety se pohybovaly směrem ven.
Zpočátku to byl velmi pomalý proces, který zabral miliony let, než se planety pohybovaly malým množstvím. Podle tohoto nového modelu se situace po 700 milionech let náhle změnila. V té době Saturn migroval v okamžiku, kdy byla jeho orbitální doba přesně dvojnásobná oproti Jupiteru. Tato speciální orbitální konfigurace způsobila, že se Jupiterovy a Saturnovy dráhy náhle staly eliptickými.
"To způsobilo, že oběžné dráhy Uranu a Neptunu byly zmatené," říká Gomes. "Jejich oběžné dráhy se staly velmi výstřední a začali se gravitačním rozptýlit - a také Saturn."
Tým Nice tvrdí, že tento vývoj Uranových a Neptunových drah způsobil LHB na Měsíci. Jejich počítačové simulace ukazují, že tyto planety velmi rychle pronikly planetárním diskem a rozptylovaly předměty v celém planetárním systému. Mnoho z těchto objektů vstoupilo do vnitřní sluneční soustavy, kde dopadly na Zemi a Měsíc. Celý proces navíc destabilizoval oběžné dráhy asteroidů, což by pak také přispělo k LHB. A konečně, gravitační účinky planetesimálního disku způsobily, že se Uran a Neptun vyvinuly na jejich současné oběžné dráhy.
"Je to velmi přesvědčivé," říká Levison. "Udělali jsme několik desítek simulací tohoto procesu a statisticky planety skončily na oběžné dráze velmi podobné těm, které vidíme, se správnými separacemi, excentricitami a sklony." Takže kromě LHB můžeme také vysvětlit oběžné dráhy obřích planet. Žádný jiný model nikdy nedosáhl ani jedné věci. “
Bylo však třeba překonat ještě jednu překážku. Sluneční soustava v současné době obsahuje populaci asteroidů, které sledují v podstatě stejnou oběžnou dráhu jako Jupiter, ale tuto planetu vedou nebo sledují o úhlovou vzdálenost zhruba 60 stupňů. Počítačové simulace ukazují, že tato těla, známá jako „trojské asteroidy“, by se při změně obřích planet obří ztratila.
"Seděli jsme tam měsíce a dělali jsme si starosti s tímto problémem, který podle všeho znehodnocoval náš model," říká Morbidelli, "dokud jsme si neuvědomili, že pokud může pták uniknout z otevřené klece, může do něj přijít a hnízdit další."
Tým Nice zjistil, že některé ze samotných objektů, které řídily planetární evoluci a které způsobily LHB, by byly také zachyceny na orbity trojských asteroidů. V simulacích se ukázalo, že chycené trojské koně reprodukují orbitální distribuci pozorovaných trojských koní, což bylo dosud nevysvětlené. Celková předpokládaná hmotnost zachycených objektů byla také v souladu s pozorovanou populací.
Celkově vzato, nový model týmu Nice přirozeně vysvětluje oběžné dráhy obřích planet, trojských asteroidů a LHB k bezprecedentní přesnosti. "Náš model vysvětluje tolik věcí, že jsme přesvědčeni, že to musí být v zásadě správné," říká Mordibelli. "Struktura vnější sluneční soustavy ukazuje, že planety pravděpodobně prošly otřesem až po skončení procesu formování planety."
Původní zdroj: SWRI News Release
