Kuu ja selle tumedad laigud. Kujutise krediit: NASA. Pilt suuremalt.
Igas kultuuris elavaid inimesi on lummatud Kuu tumedatest "täppidest", mis näivad koosseisus küüliku kuju, konnad või klouni nägu. Apollo missioonide abil leidsid teadlased, et need omadused on tegelikult tohutud löögibasseinid, mis olid üle ujutatud nüüdseks tahkestunud laavaga. Üks üllatus oli see, et need basseinid tekkisid suhteliselt varase Päikesesüsteemi ajaloos suhteliselt hilja - umbes 700 miljonit aastat pärast Maa ja Kuu moodustumist. Nüüd usuvad paljud teadlased, et need Kuu mõjuga basseinid annavad tunnistust planeetide pommitamise kiiruse suurest tõusust - seda nimetatakse hiliseks raskeks pommitamiseks (LHB). Sellise intensiivse pommitamise põhjuseks peavad paljud aga Päikesesüsteemi ajaloo ühte paremini säilinud saladust.
Ajakirja Nature selle nädala numbris avaldatud kolmest materjalist koosnevas sarjas oli rahvusvaheline planeediteadlaste meeskond Rodney Gomes (Brasiilia riiklik observatoorium), Harold Levison (USA edela-uuringute instituut), Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C ? te d'Azur, Prantsusmaa) ja Kleomenis Tsiganis (OCA ja Thessaloniki ülikool, Kreeka) - keda viis kokku Nice'i Observatoire de la C? te d'Azuri vaatlusprogramm - pakkusid välja mudeli, mis mitte ainult ei lahenda loomulikult LHB päritolu mõistatus, kuid selgitab ka paljusid välise planeedisüsteemi täheldatud omadusi.
See uus mudel näeb ette, et neli hiiglaslikku planeeti, Jupiter, Saturn, Uraan ja Neptuun, moodustusid väga kompaktses orbitaalkonfiguratsioonis, mida ümbritses jääst ja kaljust koosnevate väikeste objektide ketas (tuntud kui “planetesimals”). Nizza meeskonna tehtud arvulised simulatsioonid näitasid, et osa neist planeedimõõtudest lekkis planeetide gravitatsiooniliste mõjude tõttu aeglaselt ketast välja. Planeedid hajutasid neid väiksemaid objekte kogu Päikesesüsteemi laiali, mõnikord väljapoole ja mõnikord sissepoole.
"Nagu Isaac Newton meile õpetas, on igal toimingul võrdne ja vastupidine reaktsioon," ütleb Tsiganis. „Kui planeet viskab Päikesesüsteemist välja planeesimimaali, liigub planeet kompensatsioonina Päikese poole, vaid pisikese pinnaga. Kui teisest küljest hajub planeet planeetasapinna sissepoole, siis hüppab planeet Päikesest pisut kaugemale. ”
Numbrilised simulatsioonid näitavad, et keskmiselt liikus Jupiter sissepoole, teised hiidplaneedid aga väljapoole.
Algselt oli see väga aeglane protsess, mille jaoks kulus planeetidelt väikese koguse liikumiseks miljoneid aastaid. Siis, vastavalt sellele uuele mudelile, muutus olukord 700 miljoni aasta pärast ootamatult. Sel ajal rändas Saturn läbi punkti, kus tema orbitaalperiood oli täpselt kaks korda suurem kui Jupiteri oma. See eriline orbitaalkonfiguratsioon muutis Jupiteri ja Saturni orbiidid järsku elliptilisemaks.
"See pani Uraani ja Neptuuni orbiidid pähklid minema," ütleb Gomes. "Nende orbiidid muutusid väga ekstsentriliseks ja nad hakkasid gravitatsiooniliselt üksteise suhtes laiali hajuma - ja ka Saturn."
Nice'i meeskond väitis, et selline Uraani ja Neptuuni orbiidide evolutsioon põhjustas LHB Kuul. Nende arvutisimulatsioonid näitavad, et need planeedid tungisid väga kiiresti planetesimaalsele kettale, hajutades objekte kogu planeedisüsteemis. Paljud neist objektidest sisenesid päikesesüsteemi, kus nad lõid Maa ja Kuu kokkupõrkeid. Lisaks destabiliseeris kogu protsess asteroidide orbiite, mis siis oleks ka LHB-le oma panuse andnud. Lõpuks põhjustasid tasapinnalise ketta gravitatsioonilised mõjud Uraani ja Neptuuni evolutsiooni nende praegustele orbiitidele.
"See on väga veenev," ütleb Levison. „Oleme sellest protsessist teinud mitukümmend simulatsiooni ja statistiliselt jõudsid planeedid orbiitidele, mis on väga sarnased nähtudega, õigete eralduste, ekstsentriliste ja kaldega. Nii saame lisaks LHB-le selgitada ka hiiglaslike planeetide orbiite. Ükski teine mudel pole varem kumbagi asja saavutanud. ”
Siiski tuli ületada veel üks tõke. Päikesesüsteem sisaldab praegu asteroidide populatsiooni, mis järgivad sisuliselt sama orbiiti kui Jupiter, kuid juhivad või jälitavad seda planeeti umbes 60-kraadise nurgavahega. Arvutisimulatsioonid näitavad, et need kehad, mida tuntakse Trooja asteroididena, oleks hiiglaslike planeetide orbiitide muutumisel kadunud.
"Istusime mitu kuud, muretsedes selle probleemi pärast, mis näis meie mudeli kehtetuks tunnistavat," ütleb Morbidelli, "kuni mõistsime, et kui lind pääseb avatud puurist, võib tulla teine ja pesitseda selles."
Nice'i meeskond leidis, et ka mõned planeedi evolutsiooni juhtinud ja LHB põhjustanud objektid oleks võinud ka Trooja asteroidide orbiitidele jäädvustada. Simulatsioonides osutusid lõksus olevad troojalased reprodutseerituks vaatlusaluste troojalaste orbitaaljaotust, mis oli seni seletamatu. Lõksus olevate objektide prognoositav kogumass oli samuti kooskõlas vaadeldava populatsiooniga.
Kokkuvõttes selgitab Nice'i meeskonna uus mudel looduslikult hiiglaslike planeetide, Trooja asteroidide ja LHB orbiite enneolematu täpsusega. "Meie mudel seletab nii paljusid asju, et meie arvates peab see põhimõtteliselt õige olema," ütleb Mordibelli. "Välise Päikesesüsteemi struktuur näitab, et planeedid läksid tõenäoliselt pärast planeedi moodustumisprotsessi lõppu läbi raputuse."
Algne allikas: SWRI pressiteade
