Gadsimtiem ilgi astronomi un zinātnieki ir centušies saprast, kā mūsu Saules sistēma radās. Kopš tā laika ir kļuvušas plaši pieņemtas divas teorijas, kas izskaidro, kā tā laika gaitā veidojās un attīstījās. Tie ir Miglāja hipotēze un Jauka Modele , attiecīgi. Ja pirmais apgalvo, ka Saule un planētas veidojās no liela putekļu un gāzes mākoņa, otrā apgalvo, ka milzu planētas ir migrējušas kopš to veidošanās.
Tas ir novedis pie Saules sistēmas, kādu mēs to pazīstam šodien. Tomēr pastāvīgs noslēpums par šīm teorijām ir tas, kā Marss kļuva tāds, kāds tas ir. Kāpēc, piemēram, tā ir ievērojami mazāka par Zemi un nav viesmīlīga dzīvībai, kā mēs to zinām, ja visas pazīmes liecina, ka tai vajadzētu būt salīdzināmai izmēram? Saskaņā ar jauns pētījums starptautiska zinātnieku komanda domāja, ka milzu planētu migrācija varēja būt tā, kas radīja atšķirību.
Vairāk nekā desmit gadus astronomi ir strādājuši pie pieņēmuma, ka neilgi pēc Saules sistēmas veidošanās ārējās Saules sistēmas gāzes un ledus milži (Jupiters, Saturns, Urāns un Neptūns) sāka migrēt uz āru. Tā ir Nicas modeļa būtība, kas apgalvo, ka šai migrācijai ir bijusi liela ietekme uz Saules sistēmas attīstību un tās veidošanos. sauszemes planētas .
Šis modelis ir nosaukts par atrašanās vietu Franču Rivjēras observatorija (Nicā, Francijā), kur tas sākotnēji tika izstrādāts – sākās kā evolūcijas modelis, kas palīdzēja izskaidrot novēroto mazu objektu, piemēram, komētu un asteroīdu, sadalījumu. Kā Mets Klemens, Oklahomas Universitātes HL Dodge fizikas un astronomijas katedras maģistrants un darba vadošais autors, Universe Today pa e-pastu paskaidroja:
“Modelī milzu planētas (Jupiters, Saturns, Urāns un Neptūns) sākotnēji veidojās daudz tuvāk Saulei. Lai sasniegtu pašreizējās orbitālās atrašanās vietas, visa Saules sistēma piedzīvo orbītas nestabilitātes periodu. Šajā nestabilajā periodā milzu planētas orbītu izmērs un forma strauji mainās.
Viņu pētījuma labad, kas nesen tika publicēts zinātniskajā žurnālāIkarszem virsraksta ' Marsa izaugsmi apturēja agrīna milzu planētas nestabilitāte “, komanda paplašināja Nice modeli. Izmantojot virkni dinamisku simulāciju, viņi mēģināja parādīt, kā agrīnās Saules sistēmas laikā Marsa augšana tika apturēta, pateicoties milzu planētu orbītas nestabilitātei.
Viņu pētījuma mērķis bija arī novērst Nicas modeļa trūkumu, kas ir veids, kā sauszemes planētas varēja pārdzīvot nopietnu Saules sistēmas satricinājumu. Sākotnējā Nicas modeļa versijā milzu planētu nestabilitāte notika dažus simtus miljonus gadu pēc planētu veidošanās, kas sakrita ar Vēlā smaga bombardēšana – kad iekšējo Saules sistēmu bombardēja nesamērīgi liels asteroīdu skaits.
Par šo periodu liecina Mēness krāterēšanas rekorda pieaugums, kas tika secināts no Apollo misiju paraugu pārpilnības ar līdzīgiem ģeoloģiskiem datumiem. Kā paskaidroja Klements:
'Problēma ir tāda, ka zemes planētām (Merkurs, Venēra, Zeme un Marss) ir grūti pārdzīvot vardarbīgo nestabilitāti, neizstumjot no Saules sistēmas vai nesaskaroties viena ar otru. Tagad, kad mums ir labāki augstas izšķirtspējas Mēness krāteru attēli un precīzākas metodes Apollo paraugu datēšanai, pierādījumi par Mēness krāterēšanas ātruma pieaugumu mazinās. Mūsu pētījumā tika pētīts, vai nestabilitātes pārvietošana agrāk, kamēr iekšējās zemes planētas vēl veidojās, varētu palīdzēt tām pārdzīvot nestabilitāti, kā arī izskaidrot, kāpēc Marss ir tik mazs attiecībā pret Zemi.
Klementam pievienojās OU astrofizikas profesors Nathan A. Kaib, kā arī Šons N. Reimonds no Bordo universitātes un Kevins J. Volšs no Dienvidrietumu pētniecības institūta. Kopā viņi izmantoja skaitļošanas resursus OU Izglītības un pētniecības superskaitļošanas centrs (OSCER) un Blue Waters superskaitļošanas projekts veikt 800 dinamiskas Nicas modeļa simulācijas, lai noteiktu, kā tas ietekmētu Marsu.
Šajās simulācijās tika iekļauti jaunākie ģeoloģiskie pierādījumi no Marsa un Zemes, kas liecina, ka Marsa veidošanās periods bija aptuveni 1/10 no Zemes. Tas ir novedis pie teorijas, ka Saules iekšējo planētu veidošanās laikā Marss tika atstāts kā 'savu planētu embrijs'. Kā profesors Kaibs paskaidroja Universe Today pa e-pastu, šī pētījuma mērķis bija pārbaudīt, kā Marss parādījās no planētu veidošanās kā planētu embrijs:
“Mēs simulējām sauszemes planētu veidošanās “milzu trieciena fāzi” (veidošanās procesa pēdējo posmu). Šīs fāzes sākumā iekšējā Saules sistēma (0,5-4 AU) sastāv no diska, kurā ir aptuveni 100 planētu embriji, kuru izmērs ir no mēness līdz marsam, kas ir iestrādāti daudz mazāku, daudz vairāk akmeņainu planetezimālu jūrā. 100–200 miljonu gadu laikā ķermeņi, kas veido šo sistēmu, saduras un saplūst nedaudzos (parasti 2–5) klinšu planētu masas ķermeņos. Parasti šāda veida vienkāršie sākotnējie apstākļi veido planētas uz Marsam līdzīgām orbītām, kas ir aptuveni 10 reizes masīvākas nekā Marss. Tomēr, kad sauszemes planētu veidošanās procesu pārtrauc Nicas modeļa nestabilitāte, daudzi planētu celtniecības bloki netālu no Marsa reģiona tiek pazaudēti vai iemesti Saulē. Tas ierobežo Marsam līdzīgu planētu augšanu un rada ciešāku atbilstību mūsu faktiskajai iekšējai Saules sistēmai.
Zemes un Marsa izmēru salīdzinājums. Pateicība: NASA
Viņi atklāja, ka šī pārskatītā laika skala izskaidro Marsa un Zemes atšķirības. Īsāk sakot, Marss un Zeme ievērojami atšķiras pēc izmēra, masas un blīvuma, jo milzu planētas kļuva nestabilas ļoti agri Saules sistēmas vēsturē. Galu galā tas ļāva Zemei kļūt par vienīgo dzīvību nesošo zemes planētu Saules sistēmā un Marsam kļūt par aukstu, izžuvušu un vājas atmosfēras vietu, kāda tā ir šodien.
Kā paskaidroja prof. Kaibs, šis nav vienīgais modelis Zemes un Marsa atšķirību izskaidrošanai, taču visi pierādījumi atbilst:
'Bez šīs nestabilitātes Marsa masa, visticamāk, būtu tuvāk Zemei, un tas būtu ļoti atšķirīga, iespējams, vairāk Zemei līdzīga planēta salīdzinājumā ar to, kāda tā ir šodien,' viņš teica. 'Man arī jāsaka, ka tas nav vienīgais mehānisms, kas spēj izskaidrot Marsa mazo masu. Tomēr mēs jau zinām, ka Nicas modelis lieliski atveido daudzas ārējās Saules sistēmas iezīmes, un, ja tas notiek īstajā laikā Saules sistēmas vēsturē, tas arī izskaidro mūsu iekšējo Saules sistēmu.
Šim pētījumam varētu būt arī krasas sekas attiecībā uz ārpussaules sistēmu izpēti. Pašlaik mūsu planētu veidošanās un attīstības modeļi ir balstīti uz to, ko esam spējuši mācīties no mūsu pašu Saules sistēmas. Tādējādi, uzzinot vairāk par to, kā gāzes giganti un zemes planētas izauga un apņēmās to pašreizējās orbītas, zinātnieki varēs izveidot visaptverošākus modeļus, kā dzīvību nesošās planētas varētu apvienoties ap citām zvaigznēm.
Tas noteikti palīdzētu sašaurināt 'Zemei līdzīgu' planētu un (vai mēs uzdrošināmies sapņot?) planētu, kas atbalsta dzīvību, meklēšanu.
Papildu lasīšana: Oklahomas Universitāte , Ikars