Марс маленькая планета. На самом деле, для ученых, которые занимаются моделированием солнечной системы, планета тоже маленький. «Каждый, кто делает симуляции того, как вы формируете земные планеты, всегда получает Марс, который в 5-10 раз больше, чем в реальной жизни». Минтон работал вместе с коллегой доктором Хэлом Левисоном над созданием новых симуляций, которые объясняют малый размер Марса, включая эффект так называемой миграции, управляемой планетезималами, и, кроме того, небольшие объекты, которые Минтон называет «Марстинис», могут встряхивать или трясти наши идеи о ранней солнечной системе и поздней тяжелой бомбардировке.
Ученые-планетологи сходятся во мнении, что земные планеты сформировались очень быстро в течение первых 50-100 миллионов лет истории Солнечной системы, и наша Луна сформировалась в результате удара между объектом размером с Марс и протоземью в какой-то момент в течение этого времени. Гораздо позже была поздняя тяжелая бомбардировка, период времени, когда на Луне образовалось большое количество ударных кратеров за промежуток времени всего лишь семьдесят миллионов лет - и, как следствие, Земля, Меркурий, Венера и Марс, вероятно, также были избиты.
Большинство теорий формирования планет не могут объяснить этот интенсивный период бомбардировки так поздно в истории Солнечной системы, но Левисон был частью команды, которая в 2005 году предложила Ниццу Модель, которая предложила, как поздняя тяжелая бомбардировка была вызвана, когда планеты-гиганты - которые сформировались в более компактной конфигурации - быстро мигрировали друг от друга (и их орбитальное расстояние все увеличивалось), и диск небольших «планетезималей», которые лежали вне орбит планет, был дестабилизирован, вызывая внезапную массовую доставку этих планетезимали - астероиды и кометы - к внутренней солнечной системе.
Но, согласно модели, планетезимали, вероятно, также вызвали миграцию планет. Планеты образовались из гигантского диска из газа, пыли, каменистого мусора и льда, окружающих раннее Солнце. Обломки объединились, чтобы сформировать более крупные объекты размером с планету, и моделирование показывает, что более крупный объект размером с планету, встроенный в диск из более мелких объектов, будет мигрировать в результате сохранения момента импульса и энергии, поскольку планеты рассеивают планетные минимумы, с которыми они сталкиваются.
«Возмущения от небольших каменистых или ледяных объектов, окружающих более крупный объект, могут привести к тому, что более крупный объект« уйдет »вдоль диска», - сказал Минтон в интервью журналу Space Magazine. «Каждый раз, когда эти маленькие планетезимали встречают более крупный объект, они на самом деле вызывают небольшое смещение в положении более крупного объекта. Оказывается, если вы решите математику, если есть какой-то небольшой дисбаланс в отношении количества объектов, встречающихся на солнечной стороне по сравнению с противосолнечной, вы можете фактически вызвать чистое движение большого тела, и это на самом деле происходит довольно быстро ».
Минтон и Левисон применяли одну и ту же физику миграции, управляемой планетезималами, для формирования планет земной группы.
«В случае Марса, представьте себе эти планетарные эмбрионы, расположенные в зоне Земля-Венера», - сказал Минтон. «Затем у вас растет маленький эмбрион, который становится размером с Марс, и он начинает мигрировать из-за миграции, управляемой планетезималами, и улетает от других парней. Таким образом, он покинул колоду, и, перемещаясь по диску, он оказывается в стороне от того, где происходит все действие ».
Таким образом, рост Марса застопорился в его нынешнем размере, потому что он ушел от материалов для строительства планет.
Минтон сказал, что их симуляции этой работы действительно хороши.
«Мы много занимались математикой, и миграция довольно быстрая, - сказал он, - и Марс мог мигрировать через диск до того, как могла сформироваться любая другая планета размером с Марс». В ранней солнечной системе, где Марс застрял на краю диска на 1,5 а.е., где он находится сейчас, и все остальные действия, происходящие в зоне Земля-Венера, тогда Земля и Венера смогли вырасти до размеров, которые они сейчас имеют, где они примерно одинакового размера и массы, и Марс оказался в одиночестве ».
А с Марсом есть поворот Марстиниса, который мог бы предложить альтернативное объяснение поздней тяжелой бомбардировки.
Мигрирующий Марс мог подобрать планетезимали в своем резонансе, где два или более орбитальных тела оказывают гравитационное влияние друг на друга.
«Совершенно не очевидно, почему это так, - сказал Минтон, - но считается, что то же самое произошло во внешней солнечной системе, которая и дала Плутону свою орбиту. Мы думаем, что Плутон был на самом деле поднят в резонансе 3: 2 с Нептуном, когда Нептун мигрировал, и именно поэтому Плутон и другие «Плютино» живут в этих резонансах с Нептуном ».
Плутино - это другие объекты пояса Койпера возле Плутона. Этот резонанс означает, что Плутон и Плутино облетают Солнце три раза за каждые 2 раза, что делает Нептун. Есть также Два-Тино, которые находятся в резонансе 1: 2 с Нептуном - и которые находятся к внешнему краю пояса Койпера. Новое моделирование показывает, что эти резонансные линии почти похожи на снегоочиститель, и, когда Нептун улетел, он поднял все эти маленькие ледяные тела, Плутон и Плутино.
Это также могло произойти с Марсом, и когда Марс мигрировал через диск, он также собирал маленькие объекты.
«Я решил назвать этих Марстини, чтобы они продолжали тему« Плутон и Два-тино », - сказал Минтон с усмешкой. «Я не знаю, будет ли это придерживаться или нет».
Но интересная вещь о Марстини, сказал Минтон, заключается в том, что резонанс 3: 2 с Марсом на самом деле очень нестабильная зона.
«На самом деле там есть резонанс с Сатурном, который существовал только во время поздней тяжелой бомбардировки, - сказал он, - поэтому до этого Сатурн - мы думаем - был в другом положении, поэтому этот конкретный резонанс был в другом положении». , Таким образом, только после того, как планеты-гиганты мигрировали в их текущее местоположение, это резонансное местоположение стало нестабильным. Поэтому мы думаем, что эти Марстини были бы стабильными, и в тот промежуточный период между окончанием формирования планет и поздней тяжелой бомбардировкой, внезапно этот регион стал нестабильным, когда планеты переместились в свои текущие местоположения ».
Так могли ли Марстини нести ответственность за позднюю тяжелую бомбардировку?
«Эти Марстини были вытеснены из областей формирования планет в пояс астероидов, - сказал Минтон, - а затем внезапно планеты мигрировали, и весь этот регион стал нестабильным, и поэтому все они могли улететь во внутреннюю солнечную систему и в конечном итоге удар по Луне.
Есть также несколько других аргументов, когда Марстини соответствуют профилю того, что попало на Луну во время поздней тяжелой бомбардировки.
«У нас есть основания полагать, что объекты, попавшие на Луну во время поздней тяжелой бомбардировки, были похожи на астероиды, но не совсем такие, как у нас сейчас», - сказал Минтон. «Итак, есть некоторые химические аргументы, которые вы можете выдвинуть, а также вы можете привести некоторые аргументы из вероятностей удара, которых, возможно, недостаточно, чтобы в поясе астероидов была масса, достаточная для того, чтобы обеспечить все астероиды и удары, которые мы видим на Луне».
Но есть и другие нерешенные вопросы, например, как долго длилась поздняя тяжелая бомбардировка, когда она началась, были ли кометы когда-либо важными в истории бомбардировки Луны или это были астероиды? Минтон сказал, что дальнейшее исследование Луны ответит на многие из этих вопросов.
«Это все, что нам действительно нужно отправиться на Луну, чтобы выяснить это, и почти нигде вы не можете сделать это. Это действительно одно из лучших мест для изучения всей истории Солнечной системы.
Минтон представит свои результаты на предстоящей Лунной и Планетарной Научной Конференции в марте 2011 года.
Вы можете послушать интервью, которое я дал Минтону по поводу миграции под действием планетезималей для подкаста Лунного научного института НАСА (также доступен на 365 Днях астрономии).
