Mēness un tā tumšie plankumi. Attēla kredīts: NASA. Noklikšķiniet, lai palielinātu.
Katras kultūras cilvēkus ir fascinējuši tumšie “plankumi” uz Mēness, kas, šķiet, veido truša figūru, vardes vai klauna seju. Apollo misiju laikā zinātnieki atklāja, ka šīs pazīmes patiesībā ir milzīgi trieciena baseini, kas bija pārpludināti ar tagad sacietējušo lavu. Viens pārsteigums bija tas, ka šie baseini izveidojās salīdzinoši vēlu agrīnās Saules sistēmas vēsturē - aptuveni 700 miljoni gadu pēc Zemes un Mēness veidošanās. Daudzi zinātnieki tagad uzskata, ka šie Mēness trieciena baseini liecina par milzīgu planētu bombardēšanas līmeņa pieaugumu - to sauc par vēlo smago sprādzienu (LHB). Tomēr tik intensīvas bombardēšanas cēloni daudzi uzskata par vienu no vislabāk saglabātajiem Saules sistēmas vēstures noslēpumiem.
Trīs rakstu sērijā, kas publicēta žurnāla Nature šīs nedēļas numurā, starptautiska planētu zinātnieku komanda Rodnijs Gomess (Brazīlijas Nacionālā observatorija), Harolds Levisons (Dienvidrietumu pētniecības institūts, ASV), Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C) Te d'Azur, Francija) un Kleomenis Tsiganis (OCA un Saloniku Universitāte, Grieķija) - ko apvienoja apmeklētāju programma, kas viesojās Nicas Observatoire de la C'te d'Azur, - ierosināja modeli, kas ne tikai dabiski atrisina LHB izcelsmes noslēpums, bet izskaidro arī daudzos novērotos ārējās planētas sistēmas raksturlielumus.
Šis jaunais modelis paredz, ka četras milzu planētas - Jupiters, Saturns, Urāns un Neptūns - veidojās ļoti kompaktā orbitālajā konfigurācijā, kuru ieskauj mazu ledus un klinšu priekšmetu disks (pazīstams kā “planetesimals”). Nicas komandas veiktās skaitliskās simulācijas rāda, ka daži no šiem planētas paraugiem lēnām izplūst no diska planētu gravitācijas efektu dēļ. Planētas izkliedēja šos mazākos objektus visā Saules sistēmā, dažreiz uz āru un dažreiz uz iekšu.
“Kā mūs mācīja Īzaks Ņūtons, katrai darbībai ir vienāda un pretēja reakcija,” saka Tsiganis. “Ja planēta izmet no Saules sistēmas plankummalu, planēta kompensācijas virzienā virzās uz Sauli, tikai niecīgu daļu. Ja, no otras puses, planēta izkliedē planšetdaļu uz iekšu, planēta lec nedaudz tālāk no Saules. ”
Skaitliskās simulācijas rāda, ka vidēji Jupiters pārvietojās uz iekšu, bet pārējās milzu planētas - uz āru.
Sākotnēji tas bija ļoti lēns process, un miljoniem gadu vajadzēja, lai planētas pārvietotu nelielu daudzumu. Tad pēc šī jaunā modeļa pēc 700 miljoniem gadu situācija pēkšņi mainījās. Tajā laikā Saturns migrēja caur punktu, kurā tā orbitālais periods bija tieši divreiz lielāks nekā Jupitera. Šī īpašā orbītas konfigurācija lika Jupitera un Saturna orbītām pēkšņi kļūt eliptiskākām.
"Tas izraisīja Urāna un Neptūna orbītas, lai iet riekstos," saka Gomess. "Viņu orbītas kļuva ļoti ekscentriskas un viņi sāka gravitācijas ziņā izklīst viens no otra - un arī Saturns."
Nicas komanda apgalvo, ka šī Urāna un Neptūna orbītu evolūcija izraisīja LHB uz Mēness. Viņu veiktās datoru simulācijas rāda, ka šīs planētas ļoti ātri iekļuva plaknesimālā diskā, izkliedējot objektus visā planētu sistēmā. Daudzi no šiem objektiem iekļuva Saules iekšējā sistēmā, kur ar triecieniem aprāva Zemi un Mēnesi. Turklāt viss process destabilizēja asteroīdu orbītas, kas tad arī būtu veicinājuši LHB veidošanos. Visbeidzot, plaknesimālā diska gravitācijas ietekme izraisīja Urāna un Neptūna attīstību uz pašreizējām orbītām.
“Tas ir ļoti pārliecinoši,” saka Levisons. “Mēs esam veikuši vairākus desmitus šī procesa simulāciju, un statistiski planētas nonāca orbītā, kas ir ļoti līdzīgs tām, kuras mēs redzam, ar pareizām atdalījumiem, ekscentritātēm un slīpumiem. Tātad, papildus LHB, mēs varam izskaidrot arī milzu planētu orbītas. Neviens cits modelis nekad iepriekš nav paveicis nevienu lietu. ”
Tomēr bija jāpārvar vēl viens šķērslis. Saules sistēmā pašlaik ir asteroīdu populācija, kas pēc būtības iet pa to pašu orbītu kā Jupiters, bet ved vai ved šo planētu aptuveni 60 grādu leņķa attālumā. Datorsimulācijas rāda, ka šie ķermeņi, kas pazīstami kā “Trojas asteroīdi”, būtu pazuduši, mainoties milzu planētu orbītām.
"Mēs vairākus mēnešus sēdējām uztraucoties par šo problēmu, kas, šķiet, padarīja mūsu modeli par nederīgu," saka Morbidelli, "līdz mēs sapratām, ka, ja putns var izbēgt no atklāta būra, cits var nākt un tajā ligzdot."
Nicas komanda atklāja, ka daži no ļoti objektiem, kas virzīja planētas evolūciju un kas izraisīja LHB, arī būtu tikuši sagūstīti Trojas zirga asteroīdu orbītā. Simulācijās ieslodzītie Trojas zirgi izrādījās novēroto Trojas zirgu orbitālais sadalījums, kas līdz šim nebija izskaidrots. Ieslodzīto priekšmetu kopējā prognozētā masa arī atbilda novērotajai populācijai.
Kopumā ņemot, Nicas komandas jaunais modelis dabiski izskaidro milzu planētu, Trojas asteroīdu un LHB orbītas ar nepieredzētu precizitāti. “Mūsu modelis izskaidro tik daudz lietu, ka mēs uzskatām, ka tam principā jābūt pareizam,” saka Mordibelli. "Ārējās Saules sistēmas uzbūve parāda, ka planētas, iespējams, ir izjutušas satricinājumu krietni pēc tam, kad beidzās planētu veidošanās process."
Oriģinālais avots: SWRI ziņu izlaidums
