A Hold és a sötét foltok. Kép jóváírása: NASA. Kattints a kinagyításhoz.
Minden kultúra embert lenyűgöztek a sötét „foltok” a Holdon, amelyek látszólag egy nyúl, békák vagy egy bohóc alakját alkotják. Az Apollo missziók során a tudósok megállapították, hogy ezek a tulajdonságok valóban hatalmas ütköztetési medencék, amelyeket elárasztottak a most megszilárdult láva. Az egyik meglepetés az volt, hogy ezek a medencék viszonylag későn alakultak ki a korai Naprendszer történetében - körülbelül 700 millió évvel a Föld és a Hold kialakulása után. Most sok tudós úgy gondolja, hogy ezek a holdi befolyású medencék hatalmas tüskét jelentenek a bolygók bombázási sebességében - ezt késői nehéz bombázásnak (LHB) hívják. Az ilyen intenzív robbantás okát azonban sokan a Naprendszer története egyik legjobban megőrzött misztériumának tartják.
Három cikk sorozatában, amelyet a Nature folyóirat héten jelentettek meg, bolygótudósok nemzetközi csapata, Rodney Gomes (Brazília Nemzeti Megfigyelő Intézete), Harold Levison (Délnyugati Kutatóintézet, Egyesült Államok), Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C ? te d'Azur, Franciaország) és Kleomenis Tsiganis (OCA és Thesszaloniki Egyetem, Görögország) - amelyet egy nizzai Observatoire de la C? te d'Azur házigazdája rendezett össze - olyan modellt javasolt, amely nem csak természetesen megoldódik az LHB eredetének rejtélye, de megmagyarázza a külső bolygórendszer sok megfigyelt tulajdonságát is.
Ez az új modell azt látja, hogy a négy óriási bolygó, a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz, nagyon kompakt keringési alakban alakul ki, amelyet jég és szikla kis tárgyainak korongja („planetesimals” néven ismert körül) vett körül. A nizzai csapat numerikus szimulációi azt mutatják, hogy ezeknek a síkbeli mintáknak a bolygók gravitációs hatása miatt lassan kiszivárogtak a korongból. A bolygók szétszórták ezeket a kisebb tárgyakat a Naprendszerben, néha kifelé, néha befelé.
„Amint Isaac Newton tanított nekünk, minden cselekedetre egyenlő és ellentétes reakció lép fel” - mondja Tsiganis. „Ha egy bolygó egy síkban helyezkedik el a Naprendszerből, akkor a bolygó kompenzációként egy apró darabig a Nap felé mozog. Ha viszont a bolygó szétszórja a síkban lévõ mélységet, akkor a bolygó kissé távolabb esik a Naptól. ”
A numerikus szimulációk azt mutatják, hogy Jupiter átlagosan befelé, míg a többi óriásbolygó kifelé mozog.
Kezdetben ez egy nagyon lassú folyamat volt, több millió évbe telt el ahhoz, hogy a bolygók kis mennyiségben elmozduljanak. Ezután az új modell szerint 700 millió év után hirtelen megváltozott a helyzet. Abban az időben a Saturn vándorolt azon a ponton, ahol orbitális periódusa pontosan kétszer olyan volt, mint a Jupiteré. Ez a speciális orbitális konfiguráció miatt a Jupiter és a Szaturnusz pályái hirtelen ellipszisebbé váltak.
"Ez az Uránusz és a Neptunusz pályáin dióhéjakat okozott" - mondja Gomes. "Keringési pályáik nagyon excentrikusak lettek, és gravitációs úton kezdtek szétszóródni egymástól - és a Szaturnusz is."
A nizzai csapat azt állítja, hogy az Uránusz és Neptunusz keringéseinek ez a fejlődése az LHB-t okozta a Holdon. Számítógépes szimulációik azt mutatják, hogy ezek a bolygók nagyon gyorsan behatoltak a síkbeli lemezen, objektumokat szétszórva az egész bolygórendszerbe. Ezeknek a tárgyaknak sok része belépett a belső Naprendszerbe, ahol ütéssel megtámadták a Földet és a Holdot. Ezenkívül az egész folyamat destabilizálta az aszteroidák keringéseit, amelyek akkor is hozzájárultak az LHB-hez. Végül, a síkban lévõ lemez gravitációs hatásai az Uránt és Neptunust az aktuális pályájukra fejlesztették ki.
"Nagyon meggyőző" - mondja Levison. „Több tucat szimulációt készítettünk erről a folyamatról, és statisztikailag a bolygók keringési pályáin nagyon hasonló véget értek, mint amilyeneket látunk, a helyes elválasztással, excentricitásokkal és dőlésekkel. Tehát az LHB mellett megmagyarázhatjuk az óriásbolygók keringési pályáit is. Senki más modell sem valósította meg ezt a dolgot korábban. ”
Volt még egy akadály, amelyet le kellett küzdeni. A Naprendszerben jelenleg olyan aszteroidák vannak, amelyek lényegében ugyanazon pályán haladnak, mint a Jupiter, ám körülbelül 60 fokos szögtávolságra vezetik vagy vezetik azt a bolygót. A számítógépes szimulációk azt mutatják, hogy ezek a testek, a „trójai aszteroidák” néven elvesznek, ha az óriásbolygók pályája megváltozna.
"Hónapokon ültünk, aggódva ezzel a problémával kapcsolatban, amely úgy tűnt, hogy érvényteleníti modellünket" - mondja Morbidelli.
A nizzai csapat úgy találta, hogy a bolygó evolúcióját mozgató és az LHB-t kiváltó tárgyak egy részét a trójai aszteroidapályákra is elfoghatták. A szimulációk során a csapdába esett trójaiak kiderülnek, hogy reprodukálják a megfigyelt trójai orbitális eloszlását, amelyet eddig nem magyaráztak el. A csapdába esett tárgyak várható teljes tömege szintén megegyezett a megfigyelt populációval.
Összességében véve, a nizzai csapat új modellje természetesen magyarázza az óriási bolygók, a trójai aszteroidák és az LHB pályáit példa nélküli pontossággal. "A modellünk annyi dolgot magyaráz, hogy véleményünk szerint alapvetően helyesnek kell lennie" - mondja Mordibelli. "A külső Naprendszer felépítése azt mutatja, hogy a bolygók valószínűleg jól átmentek egy rázkódáson, miután a bolygóképződés folyamata véget ért."
Eredeti forrás: SWRI sajtóközlemény
