Луната и нейните тъмни петна. Кредит за изображение: НАСА. Щракнете за уголемяване
Хората от всяка култура са били очаровани от тъмните „петна” на Луната, които сякаш съставят фигурата на заек, жаби или лицето на клоун. С мисиите на Аполон учените откриха, че тези характеристики всъщност са огромни въздействащи басейни, които бяха наводнени с вече втвърдена лава. Една изненада беше, че тези басейни са се образували сравнително късно в историята на ранната Слънчева система - приблизително 700 милиона години след формирането на Земята и Луната. Сега много учени смятат, че тези лунни басейни за удар свидетелстват на огромен скок в скоростта на бомбардировките на планетите - наречен късно тежко бомбардиране (LHB). Причината за такова интензивно бомбардиране обаче мнозина смятат за една от най-добре запазените мистерии в историята на Слънчевата система.
В поредица от три статии, публикувани в седмичния брой на списанието Nature, международен екип от планетаристи, Родни Гомес (Национална обсерватория на Бразилия), Харолд Левисън (Югозападен изследователски институт, САЩ), Алесандро Морбидели (Observatoire de la C ? d'Azur, Франция) и Kleomenis Циганис (OCA и Солунския университет, Гърция) - обединени от програма за посетители, домакин на Observatoire de la C? d'Azur в Ница - предложиха модел, който не само естествено решава загадката на произхода на LHB, но също така обяснява много от наблюдаваните характеристики на външната планетарна система.
Този нов модел предвижда, че четирите планети-гиганти - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, са се образували в много компактна орбитална конфигурация, която е била заобиколена от диск от малки предмети, направени от лед и скала (известни като „планетимасали“). Числените симулации от екипа на Ница показват, че някои от тези пластезимали бавно изтичали от диска поради гравитационните ефекти на планетите. Планетите разпръснаха тези по-малки обекти из цялата Слънчева система, понякога навън, а понякога навътре.
„Както ни научи Исак Нютон, за всяко действие има равна и противоположна реакция“, казва Циганис. „Ако една планета изхвърли планетна скорост от Слънчевата система, планетата се движи към Слънцето, само едно малко късче, като компенсация. Ако, от друга страна, планетата разпръсне планетималната навътре, планетата скочи малко по-далеч от Слънцето. "
Числените симулации показват, че средно Юпитер се движи навътре, докато другите гигантски планети се движат навън.
Първоначално това беше много бавен процес, отнел милиони години планетите да се движат в малко количество. Тогава, според този нов модел, след 700 милиона години ситуацията внезапно се промени. По това време Сатурн мигрира през точката, в която орбиталният му период е точно два пъти по-дълъг от този на Юпитер. Тази специална орбитална конфигурация накара орбитите на Юпитер и Сатурн изведнъж да станат по-елиптични.
„Това накара орбитите на Уран и Нептун да се разровят“, казва Гомес. "Орбитите им станаха много ексцентрични и те започнаха гравитационно да се разпръскват една от друга - и Сатурн също."
Екипът на Ница твърди, че тази еволюция на орбитите на Уран и Нептун е причинила LHB на Луната. Компютърните им симулации показват, че тези планети много бързо са проникнали в планезималния диск, разпръсквайки обекти в цялата планетарна система. Много от тези обекти влязоха във вътрешната Слънчева система, където осеяха Земята и Луната с удари. В допълнение, целият процес дестабилизира орбитите на астероидите, които тогава също биха допринесли за LHB. И накрая, гравитационните ефекти на планезималния диск накараха Уран и Нептун да се развият върху техните текущи орбити.
„Много е убедително“, казва Левисън. „Направихме няколко десетки симулации на този процес и статистически планетите се озоваха на орбити, много подобни на тези, които виждаме, с правилните раздели, ексцентриситети и наклонности. Така че в допълнение към LHB можем да обясним и орбитите на гигантските планети. Никой друг модел не е постигнал нито едно нещо досега. "
Все пак имаше още едно препятствие за преодоляване. Понастоящем Слънчевата система съдържа популация от астероиди, които следват по същество същата орбита като Юпитер, но водят или следват тази планета с ъглов разстояние от около 60 градуса. Компютърните симулации показват, че тези тела, известни като "троянски астероиди", биха били изгубени при промяна на орбитите на гигантските планети.
„Ние седяхме около месеци и се притеснявахме от този проблем, който сякаш обезсили нашия модел - казва Морбидели,„ докато не разбрахме, че ако птица може да избяга от отворена клетка, друга може да дойде и да гнезди в нея. “
Екипът на Ница откри, че някои от самите обекти, движещи планетарната еволюция и причиняващи LHB, също биха били заловени в троянските астероидни орбити. При симулациите хванатите троянци се оказаха, че възпроизвеждат орбиталното разпределение на наблюдаваните троянци, което беше необяснимо досега. Общата прогнозирана маса на заловените обекти също беше съобразена с наблюдаваната популация.
Общо взето, новият модел на екипа на Ница естествено обяснява орбитите на гигантските планети, троянските астероиди и LHB с безпрецедентна точност. „Нашият модел обяснява толкова много неща, че смятаме, че трябва да е основно правилен“, казва Мордибели. „Структурата на външната слънчева система показва, че планетите вероятно са преминали през разклащане доста след края на процеса на формиране на планетата.“
Оригинален източник: SWRI News Release
