Po staletí se astronomové a vědci snažili pochopit, jak je naše Sluneční Soustava přišel být. Od té doby se staly běžně přijímanými dvě teorie, které vysvětlují, jak se formovala a vyvíjela v průběhu času. Tohle jsou Nebulární hypotéza a Pěkný model , resp. Zatímco první tvrdí, že Slunce a planety vznikly z velkého oblaku prachu a plynu, druhý tvrdí, že obří planety od svého vzniku migrovaly.
To vedlo ke vzniku Sluneční soustavy, jak ji známe dnes. Trvalou záhadou těchto teorií však je, jak se Mars stal takovým, jakým je. Proč je například výrazně menší než Země a nehostinné pro život, jak ho známe, když vše nasvědčuje tomu, že by mělo být velikostně srovnatelné? Podle nová studie podle mezinárodního týmu vědců mohla být migrace obřích planet to, co způsobilo rozdíl.
Již více než deset let astronomové vycházejí z předpokladu, že krátce po zformování Sluneční soustavy začali plynní a ledoví obři vnější sluneční soustavy (Jupiter, Saturn, Uran a Neptun) migrovat ven. To je podstata Niceského modelu, který tvrdí, že tato migrace měla hluboký vliv na vývoj sluneční soustavy a formování terestrické planety .
Tento model – pojmenovaný podle umístění Observatoř Francouzské riviéry (v Nice, Francie), kde byl původně vyvinut – začal jako evoluční model, který pomohl vysvětlit pozorované rozložení malých objektů, jako jsou komety a asteroidy. Jak Matt Clement, postgraduální student na katedře fyziky a astronomie HL Dodge na University of Oklahoma a hlavní autor článku, vysvětlil Universe Today prostřednictvím e-mailu:
„V modelu se obří planety (Jupiter, Saturn, Uran a Neptun) původně zformovaly mnohem blíže Slunci. Aby se celá sluneční soustava dostala na své současné orbitální polohy, prochází obdobím orbitální nestability. Během tohoto nestabilního období se velikost a tvar oběžných drah obří planety rychle mění.“
Kvůli jejich studii, která byla nedávno zveřejněna ve vědeckém časopiseIkarpod názvem ' Růst Marsu zabrzděn ranou nestabilitou obří planety “, tým rozšířil model Nice. Prostřednictvím série dynamických simulací se pokusili ukázat, jak se během rané sluneční soustavy zastavil růst Marsu díky orbitální nestabilitě obřích planet.
Účelem jejich studie bylo také vyřešit chybu v modelu Nice, což je způsob, jak pozemské planety mohly přežít vážné otřesy sluneční soustavy. V původní verzi Niceského modelu k nestabilitě obřích planet došlo několik set milionů let po vzniku planet, což se shodovalo s Pozdní těžké bombardování – když byla vnitřní sluneční soustava bombardována neúměrně velkým počtem asteroidů.
Toto období je doloženo vrcholem v záznamu kráterů na Měsíci, který byl odvozen z množství vzorků z misí Apollo s podobnými geologickými daty. Jak vysvětlil Clement:
„Problém s tím je, že pro pozemské planety (Merkur, Venuše, Země a Mars) je obtížné přežít prudkou nestabilitu, aniž by byly vyvrženy ze sluneční soustavy nebo se vzájemně nesrazily. Nyní, když máme lepší snímky měsíčních kráterů s vysokým rozlišením a přesnější metody pro datování vzorků z Apolla, důkazů o nárůstu četnosti měsíčních kráterů ubývá. Naše studie zkoumala, zda dřívější přesun nestability, když se vnitřní terestrické planety ještě formovaly, by jim mohl pomoci přežít nestabilitu a také vysvětlit, proč je Mars vzhledem k Zemi tak malý.“
Clementa doplnili Nathan A. Kaib, profesor astrofyziky z OU, stejně jako Sean N. Raymond z University of Bordeaux a Kevin J. Walsh z Southwest Research Institute. Společně využívali výpočetní prostředky OU Superpočítačové centrum pro vzdělávání a výzkum (OSCER) a Projekt superpočítače Blue Waters provést 800 dynamických simulací modelu z Nice, aby se zjistilo, jak by to ovlivnilo Mars.
Tyto simulace zahrnovaly nedávné geologické důkazy z Marsu a Země, které naznačují, že doba formování Marsu byla asi 1/10 doby Země. To vedlo k teorii, že Mars zůstal jako „uvízlé planetární embryo“ během formování vnitřních planet Slunce. Jak vysvětlil Prof. Kaib pro Universe Today prostřednictvím e-mailu, tato studie byla proto určena k testování toho, jak Mars vznikl z planetární formace jako planetární embryo:
„Simulovali jsme „fázi obřího dopadu“ formování pozemských planet (konečnou fázi procesu formování). Na začátku této fáze se vnitřní Sluneční soustava (0,5-4 AU) skládá z disku asi 100 planetárních embryí o velikosti Měsíce až Marsu zasazených do moře mnohem menších, početnějších kamenných planetesimál. Během 100-200 milionů let se tělesa tvořící tento systém srazí a spojí do hrstky (typicky 2-5) kamenných planetárních hmotných těles. Normálně tyto typy jednoduchých počátečních podmínek vytvářejí planety na oběžných drahách podobných Marsu, které jsou asi 10x hmotnější než Mars. Když je však proces formování pozemských planet přerušen nestabilitou modelu Nice, mnoho stavebních kamenů planet poblíž oblasti Marsu je ztraceno nebo vrženo do Slunce. To omezuje růst planet podobných Marsu a vytváří bližší shodu s naší skutečnou vnitřní sluneční soustavou.
Srovnání velikosti mezi Zemí a Marsem. Kredit: NASA
Zjistili, že tato revidovaná časová osa vysvětluje rozdíl mezi Marsem a Zemí. Stručně řečeno, Mars a Země se značně liší ve velikosti, hmotnosti a hustotě, protože obří planety se staly nestabilními velmi brzy v historii sluneční soustavy. To nakonec umožnilo Zemi stát se jedinou pozemskou planetou ve Sluneční soustavě nesoucí život a Mars se stal chladným, vysušeným a řídce atmosférickým místem, jakým je dnes.
Jak vysvětlil profesor Kaib, toto není jediný model pro vysvětlení rozdílů mezi Zemí a Marsem, ale všechny důkazy sedí:
'Bez této nestability by Mars pravděpodobně měl hmotnost blíž k Zemi a byl by velmi odlišnou, možná více podobnou planetě ve srovnání s tím, co je dnes,' řekl. 'Měl bych také říci, že to není jediný mechanismus schopný vysvětlit nízkou hmotnost Marsu.' Nicméně již víme, že model z Nice odvádí vynikající práci při reprodukci mnoha rysů vnější sluneční soustavy, a pokud se objeví ve správný čas v historii sluneční soustavy, skončí to také vysvětlením naší vnitřní sluneční soustavy.
Tato studie by mohla mít také drastické důsledky, pokud jde o studium extrasolárních systémů. V současnosti jsou naše modely toho, jak se planety formují a vyvíjejí, založeny na tom, co jsme se mohli naučit z naší vlastní sluneční soustavy. Když se tedy vědci dozvědí více o tom, jak plynní obři a pozemské planety rostly a převzaly své současné dráhy, budou moci vytvořit komplexnější modely toho, jak by se planety nesoucí život mohly sloučit kolem jiných hvězd.
Určitě by to pomohlo zúžit hledání planet podobných Zemi a (troufáme si snít?) planet, které podporují život.
Další čtení: University of Oklahoma , Ikar