Stoletja so astronomi in znanstveniki poskušali razumeti, kako je naš Solarni sistem nastal. Od takrat sta postali splošno sprejeti dve teoriji, ki pojasnjujeta, kako se je oblikovala in razvijala skozi čas. To so Nebularna hipoteza in Lep model , oz. Medtem ko prvi trdi, da so Sonce in planeti nastali iz velikega oblaka prahu in plina, drugi trdi, da so orjaški planeti migrirali od svojega nastanka.
To je pripeljalo do Osončja, kot ga poznamo danes. Vendar pa je trajna skrivnost o teh teorijah, kako je Mars postal takšen, kot je. Zakaj je na primer bistveno manjša od Zemlje in negostoljubna za življenje, kot jo poznamo, ko vse kaže, da bi morala biti po velikosti primerljiva? Po navedbah nova študija s strani mednarodne skupine znanstvenikov bi lahko bila selitev orjaških planetov tisto, kar je naredilo razliko.
Astronomi že več kot desetletje delujejo pod predpostavko, da so kmalu po nastanku Osončja plinski in ledeni velikani zunanjega Osončja (Jupiter, Saturn, Uran in Neptun) začeli migrirati navzven. To je bistvo modela Nice, ki trdi, da je ta migracija močno vplivala na razvoj Osončja in nastanek zemeljskih planetov .
Ta model – poimenovan po lokaciji Observatorij francoske riviere (v Nici, Francija), kjer je bil prvotno razvit – se je začel kot evolucijski model, ki je pomagal razložiti opazovane porazdelitve majhnih predmetov, kot so kometi in asteroidi. Kot je za Universe Today po e-pošti pojasnil Matt Clement, podiplomski študent na oddelku za fiziko in astronomijo HL Dodge na Univerzi v Oklahomi in glavni avtor prispevka:
»V modelu so orjaški planeti (Jupiter, Saturn, Uran in Neptun) prvotno nastali veliko bližje Soncu. Da bi dosegli svoje trenutne orbitalne lokacije, celoten sončni sistem doživi obdobje orbitalne nestabilnosti. V tem nestabilnem obdobju se velikost in oblika orbit velikanskega planeta hitro spreminjata.'
Zavoljo njihove študije, ki je bila pred kratkim objavljena v znanstveni revijiIkarpod naslovom ' Rast Marsa je zakrnela zaradi zgodnje nestabilnosti orjaškega planeta «, je ekipa razširila model Nice. Z vrsto dinamičnih simulacij so poskušali pokazati, kako se je v zgodnjem Osončju rast Marsa ustavila zaradi orbitalnih nestabilnosti orbitalnih planetov.
Namen njihove študije je bil tudi odpraviti napako v modelu Nice, ki pomeni, da bi zemeljski planeti lahko preživeli resen pretres Osončja. V prvotni različici modela Nice se je nestabilnost orjaških planetov zgodila nekaj sto milijonov let po nastanku planetov, kar je sovpadalo z Pozno težko bombardiranje – ko je notranji Osončje bombardiralo nesorazmerno veliko asteroidov.
To obdobje dokazuje skok v zapisu luninih kraterjev, ki je bil razviden iz obilice vzorcev iz misij Apollo s podobnimi geološkimi datumi. Kot je pojasnil Clement:
»Težava pri tem je, da zemeljski planeti (Merkur, Venera, Zemlja in Mars) težko preživijo nasilno nestabilnost, ne da bi bili izvrženi iz sončnega sistema ali trčili drug ob drugega. Zdaj, ko imamo boljše slike luninih kraterjev z visoko ločljivostjo in natančnejše metode za datiranje vzorcev Apollo, se dokazi o povečanju stopnje luninih kraterjev zmanjšujejo. Naša študija je raziskala, ali bi jim premikanje nestabilnosti prej, medtem ko so notranji zemeljski planeti še nastajali, lahko pomagalo preživeti nestabilnost in tudi pojasnilo, zakaj je Mars tako majhen glede na Zemljo.
Clementu so se pridružili Nathan A. Kaib, profesor astrofizike OU, pa tudi Sean N. Raymond z Univerze v Bordeauxu in Kevin J. Walsh iz Southwest Research Institute. Skupaj sta uporabljala računalniške vire OU Superračunalniški center za izobraževanje in raziskave (OSCER) in Projekt superračunalništva Blue Waters izvesti 800 dinamičnih simulacij modela Nice, da ugotovi, kako bo vplival na Mars.
Te simulacije so vključevale nedavne geološke dokaze z Marsa in Zemlje, ki kažejo, da je bilo obdobje nastanka Marsa približno 1/10 Zemljinega. To je pripeljalo do teorije, da je Mars med nastankom notranjih planetov Sonca ostal za sabo kot 'nasedli planetarni zarodek'. Kot je profesor Kaib pojasnil za Universe Today po elektronski pošti, je bila ta študija zato namenjena testiranju, kako je Mars nastal iz planetarne formacije kot planetarni zarodek:
»Simulirali smo »fazo velikanskega udarca« nastajanja zemeljskega planeta (končna faza procesa nastajanja). Na začetku te faze je notranji Osončje (0,5-4 AU) sestavljen iz diska približno 100 planetarnih zarodkov velikosti od lune do Marsa, vgrajenih v morje veliko manjših, številčnejših kamnitih planetezimalov. V 100-200 milijonih let telesa, ki sestavljajo ta sistem, trčijo in se združijo v peščico (običajno 2-5) skalnatih planetarnih teles. Običajno te vrste preprostih začetnih pogojev gradijo planete na Marsu podobnih orbitah, ki so približno 10x masivnejše od Marsa. Ko pa je proces oblikovanja zemeljskega planeta prekinjen zaradi nestabilnosti modela Nice, se mnogi gradniki planeta v bližini območja Marsa izgubijo ali vržejo v Sonce. To omejuje rast planetov, podobnih Marsu, in ustvarja boljšo ujemanje z našim dejanskim notranjim sončnim sistemom.'
Primerjava velikosti med Zemljo in Marsom. Zasluge: NASA
Ugotovili so, da je ta revidirana časovnica pojasnila neskladje med Marsom in Zemljo. Skratka, Mars in Zemlja se zelo razlikujeta po velikosti, masi in gostoti, ker so velikanski planeti postali nestabilni že zelo zgodaj v zgodovini Osončja. Na koncu je to omogočilo, da je Zemlja postala edini zemeljski planet v Osončju, ki nosi življenje, in da je Mars postal mrzlo, izsušeno in tanko atmosfersko mesto, kot je danes.
Kot je pojasnil prof. Kaib, to ni edini model za razlago neskladja med Zemljo in Marsom, vendar se vsi dokazi ujemajo:
'Brez te nestabilnosti bi Mars verjetno imel maso bližje Zemlji in bi bil v primerjavi s tem, kar je danes, zelo drugačen, morda bolj podoben Zemlji,' je dejal. 'Moram tudi reči, da to ni edini mehanizem, ki lahko razloži majhno maso Marsa. Vendar že vemo, da model Nice odlično reproducira številne značilnosti zunanjega Osončja, in če se pojavi ob pravem času v zgodovini Osončja, na koncu razloži tudi naš notranji Osončje.
Ta študija bi lahko imela tudi drastične posledice, ko gre za preučevanje ekstra-sončnih sistemov. Trenutno naši modeli za oblikovanje in razvoj planetov temeljijo na tem, kar smo se lahko naučili iz našega lastnega Osončja. Tako bodo znanstveniki, ko bodo izvedeli več o tem, kako so plinasti velikani in zemeljski planeti rasli in prevzeli svoje trenutne orbite, lahko ustvarili bolj izčrpne modele, kako bi se lahko planeti, ki nosijo življenje, združili okoli drugih zvezd.
Vsekakor bi pripomoglo k zožitvi iskanja »zemeljskih« planetov in (si upamo sanjati?) planetov, ki podpirajo življenje.
Nadaljnje branje: Univerza v Oklahomi , Ikar
