Mėnulis ir jo tamsios dėmės. Vaizdo kreditas: NASA. Spustelėkite norėdami padidinti.
Kiekvienos kultūros žmones sužavėjo tamsios „dėmės“ Mėnulyje, kurios tarsi sudaro triušio figūrą, varles ar klouno veidą. Vykdydami „Apollo“ misijas, mokslininkai nustatė, kad šios savybės iš tikrųjų yra didžiuliai smūginiai baseinai, kurie buvo užtvindyti dabar sukietėjusia lava. Viena staigmena buvo tai, kad šie baseinai susiformavo palyginti vėlai ankstyvosios Saulės sistemos istorijoje - maždaug 700 milijonų metų po Žemės ir Mėnulio susiformavimo. Dabar daugelis mokslininkų mano, kad šie Mėnulio smūgio baseinai liudija didžiulį planetų sprogdinimo greičio smaigalį - vadinamą vėlyvu sunkiu bombardavimu (LHB). Tačiau tokio intensyvaus bombardavimo priežastis daugelis laiko viena geriausiai išlikusių Saulės sistemos istorijos paslapčių.
Trijų straipsnių, paskelbtų šios savaitės žurnale „Nature“, serijoje dalyvavo tarptautinė planetų mokslininkų komanda - Rodney Gomesas (Brazilijos nacionalinė observatorija), Haroldas Levisonas (Pietvakarių tyrimų institutas, JAV), Alessandro Morbidelli („Observatoire de la C“). „Te d'Azur“ (Prancūzija) ir Kleomenis Tsiganis (OCA ir Salonikų universitetas, Graikija) - suburti lankytojų programos, surengtos Nicos „Côte d'Azur“ observatorijoje, pasiūlė modelį, kuris ne tik natūraliai išsprendžiamas LHB kilmės paslaptis, bet taip pat paaiškina daugelį stebimų išorinės planetų sistemos ypatybių.
Šis naujasis modelis numato, kad keturios milžiniškos planetos - Jupiteris, Saturnas, Uranas ir Neptūnas - susiformavo labai kompaktiškos orbitos konfigūracijoje, kurią supa mažų daiktų, pagamintų iš ledo ir uolienų (žinomų kaip „planetesimals“), diskas. Skaitmeniniai Nicos komandos modeliavimai rodo, kad kai kurie iš šių plokštumų modelių lėtai išlindo iš disko dėl planetų gravitacinio poveikio. Planetos išsklaidė šiuos mažesnius objektus visoje Saulės sistemoje, kartais į išorę, o kartais į vidų.
„Kaip mus mokė Izaokas Newtonas, kiekvienam veiksmui yra lygi ir priešinga reakcija“, - sako Tsiganis. „Jei planeta išmeta Saulės sistemos plokštumos dydį, kompensacija ji juda link Saulės. Kita vertus, jei planeta išsklaido plokštumos plotį į vidų, planeta šokteli šiek tiek toliau nuo Saulės. “
Skaitmeniniai modeliavimai rodo, kad vidutiniškai Jupiteris judėjo į vidų, o kitos milžiniškos planetos judėjo į išorę.
Iš pradžių tai buvo labai lėtas procesas, kuriam prireikė milijonų metų, kad planetos judėtų nedideliu kiekiu. Tada, remiantis šiuo naujuoju modeliu, po 700 milijonų metų situacija staiga pasikeitė. Tuo metu Saturnas migravo toje vietoje, kur jo orbitos periodas buvo lygiai dvigubai ilgesnis nei Jupiterio. Dėl šios ypatingos orbitos konfigūracijos Jupiterio ir Saturno orbitos staiga tapo elipsingesnės.
„Dėl to Urano ir Neptūno orbitos pradėjo riešutai“, - sako Gomesas. „Jų orbitos tapo labai ekscentriškos ir jos pradėjo gravitaciškai išsibarstyti viena nuo kitos - ir Saturnas.“
Nicos komanda teigia, kad ši Urano ir Neptūno orbitų evoliucija sukėlė LHB Mėnulyje. Jų atliktas kompiuterinis modeliavimas rodo, kad šios planetos labai greitai įsiskverbė į plokštumos plotą, išsklaidydamos objektus visoje planetų sistemoje. Daugelis iš šių objektų pateko į vidinę Saulės sistemą, kur smūgiais apėmė Žemę ir Mėnulį. Be to, visas procesas destabilizavo asteroidų orbitas, kurios tada taip pat būtų prisidėjusios prie LHB. Galiausiai, plokštuminio disko gravitacinis poveikis sukėlė Urano ir Neptūno evoliuciją į jų dabartines orbitas.
„Tai labai įtikinama“, - sako Levisonas. „Mes atlikome keliasdešimt šio proceso modeliavimų ir statistiškai planetų orbitos baigėsi labai panašiomis į tas, kurias matome, su teisingais atskyrimais, ekscentriktais ir polinkiais. Taigi, be LHB, mes taip pat galime paaiškinti milžiniškų planetų orbitas. Joks kitas modelis niekada anksčiau nebuvo įgyvendintas. “
Tačiau reikėjo įveikti dar vieną kliūtį. Saulės sistemoje šiuo metu yra asteroidų populiacija, einanti iš esmės ta pačia orbita kaip ir Jupiteris, tačiau vedanti ar stebinti tą planetą maždaug 60 laipsnių kampu. Kompiuterinis modeliavimas rodo, kad šie kūnai, žinomi kaip „Trojos asteroidai“, būtų buvę prarasti pasikeitus milžiniškų planetų orbitoms.
„Mėnesius sėdėjome nerimaudami dėl šios problemos, kuri, atrodo, paneigė mūsų modelį“, - sako Morbidelli, „kol supratome, kad jei paukštis gali ištrūkti iš atviro narvo, kitas gali ateiti ir jame lizdą krauti“.
Nicos komanda nustatė, kad kai kurie patys objektai, kurie sukėlė planetų evoliuciją ir sukėlė LHB, taip pat būtų buvę užfiksuoti Trojos asteroido orbitose. Simuliacijose paaiškėjo, kad įstrigę trojanai atkuria stebimųjų trojanų orbitinį pasiskirstymą, kuris iki šiol nebuvo aiškinamas. Bendra prognozuojama įstrigusių objektų masė taip pat atitiko stebimą populiaciją.
Naujas Nicos komandos modelis natūraliai paaiškina beprecedentį tikslumą milžiniškų planetų, Trojos asteroidų ir LHB orbitose. „Mūsų modelis paaiškina tiek daug dalykų, kad mes manome, kad jis turi būti iš esmės teisingas“, - sako Mordibelli. „Išorinės saulės sistemos struktūra rodo, kad planetos tikriausiai išgyveno sukrėtimą gerokai pasibaigus planetų formavimo procesui“.
Originalus šaltinis: SWRI žinių laida
