В останні роки астрономи прагнули вдосконалити наше розуміння того, як формувалася Сонячна система. З одного боку, у вас є традиційна туманна гіпотеза, яка стверджує, що Сонце, планети та всі інші об'єкти Сонячної системи утворилися з туманного матеріалу мільярди років тому. Однак астрономи традиційно припускали, що планети формуються на їх нинішніх орбітах, що з тих пір постало під сумнів.
Це постало під сумнів такі теорії, як модель Grand Tack. Ця теорія стверджує, що Юпітер мігрував зі своєї початкової орбіти після його утворення, що мало великий вплив на внутрішню Сонячну систему. І в недавньому дослідженні міжнародна команда вчених зробила крок далі, запропонувавши, що Марс насправді сформувався в тому, що є сьогодні Астероїдним поясом і з часом перемістився ближче до Сонця.
Дослідження під назвою "Прохолодна та далека формація Марса" нещодавно з'явилося в журналі Листи про земну та планетарну науку. Дослідженням керував Рамон Брассер з Інституту науки про життя Землі в Токійському технологічному інституті, і він включав членів Університету Колорадо, Угорської академії наук та Університету Данді у Великобританії.
Заради свого дослідження команда вирішила одне з найяскравіших питань традиційних моделей формування Сонячної системи. Це припущення, що Марс, Земля і Венера утворилися тісно разом і Марс перемістився назовні на свою поточну орбіту. Крім того, теорія стверджує, що Марс - приблизно на 53% більший за Землю і лише 15% - масивний - по суті є планетарним зародком, який ніколи не став повноцінною скелястою планетою.
Однак це суперечило об'ємним елементарним та ізотопним дослідженням, проведеним на марсіанських метеоритах, які відзначили ключові відмінності у складі Марса та Землі. Як зазначили Брассер та його команда у своєму дослідженні:
«Це говорить про те, що Марс утворився поза зоною наземного живлення під час первинного нарощування. Тому ймовірно, що Марс завжди залишався значно далі від Сонця, ніж Земля; його зростання було зупинено на ранніх етапах, а його маса залишалася відносно низькою ».
Щоб перевірити цю гіпотезу, команда провела динамічні симуляції, які відповідали моделі Grand Tack. У цих симуляціях Юпітер переміщував велику концентрацію маси у напрямку до Сонця, воно мігрувало до внутрішньої Сонячної системи, що мало глибокий вплив на формування та орбітальні характеристики планет Землі (Меркурій, Венера, Земля та Марс).
Теорія також стверджує, що ця міграція відтягла матеріал від Марса, таким чином, пояснюючи композиційні відмінності та менші розміри та масу планети щодо Венери та Землі. Вони виявили, що в невеликому відсотку своїх симуляцій Марс сформувався далі від Сонця і що гравітаційний тягар Юпітера відсунув Марс на його поточну орбіту.
Виходячи з цього, команда зробила висновок, що або вченим не вистачає необхідних механізмів, щоб пояснити формування Марса, або що з усіх можливостей, цей статистично рідкісний сценарій справді є правильним. Як в недавньому інтерв'ю Стівен Мойзіс - професор геологічних наук з Колорадоського університету та співавтор дослідження, зазначив Журнал з астробіології, той факт, що сценарій рідкісний, не робить його менш правдоподібним:
«З огляду на достатньо часу, ми можемо очікувати цих подій. Наприклад, ви зрештою отримаєте подвійні шістдесятники, якщо ви будете кидати кістки досить разів. Ймовірність становить 1/36 або приблизно така ж, як ми отримали для наших моделювання формування Марса. "
По правді кажучи, ймовірність 2% (це те, що вони отримали в результаті моделювання) навряд чи погана шанси, якщо розглядати їх у космологічному відношенні. І коли вважати, що така можливість дозволила б визначити ключові відмінності між Марсом та його земними двоюрідними братами (тобто Землею та Венерою), ця струнка ймовірність виявляється цілком можливою. Однак ідея про те, що Марс мігрував всередину протягом своєї історії, також має з собою певні серйозні наслідки.
Для початку дослідники були тиснуті, щоб пояснити, як Марс міг володіти густішою, теплішою атмосферою, яка дозволила б рідкій воді існувати на поверхні. Якби Марс насправді сформувався в поясі сучасного астероїду, він би піддавався набагато меншому сонячному потоку, а температура поверхні була б значно нижчою, ніж якби він сформувався в сучасному місці.
Однак, як вони зазначають, якби Марс мав достатню кількість вуглекислого газу в ранній атмосфері, то, можливо, удари під час пізніх важких бомбардувань могли призвести до періодичних періодів, коли рідка вода могла б існувати на поверхні. Або як вони пояснюють це:
"Якщо, як показує наша модель, Марс, який суттєво летучий, не мав міцної та стійкої парникової атмосфери, його середня температура поверхні була невпинно нижчою за 0 ° C. На таке холодне поверхневе середовище регулярно впливали б обстріли раннього удару, які одночасно запустили гідрологічний цикл загибелі і забезпечили притулок для можливого раннього життя в марсіанській корі ".
В основному, хоча Марс би піддався меншому впливу сонячної енергії протягом свого раннього життя, можливо, він міг би бути ще досить теплим, щоб підтримувати рідку воду на своїй поверхні. І як заявив Мойзсіс у статті, яку він був співавтором минулого року, багатьох обстрілів, отриманих ним (про що свідчать численні кратери), було б достатньо для розплавлення поверхневого льоду, згущення атмосфери та запуску періодичного гідрологічного циклу.
Ще одна цікава річ у цьому дослідженні - це те, як воно передбачає, що Венера, швидше за все, має об'ємний склад (включаючи його ізотопи кисню), подібний до системи Земля-Місяць. Згідно з їх моделюванням, це пов'язано з тим, що Венера і Земля завжди розділяли одні і ті ж будівельні блоки, тоді як Земля і Марс не мали. Ці результати відповідали останнім наземним інфрачервоним спостереженням за Венерою та її атмосферою.
Але, звичайно, не можна зробити остаточних висновків щодо цього, поки не зможуть отримати зразки кори Венери. Це може бути досягнуто, якщо і коли запропонована місія Венера-Долгоживуча (Венера-Д) - спільний план НАСА / Роскомос для відправлення орбіти і приземлення на Венеру - буде запущена в найближче десятиліття. Тим часом у моделі Grand Tack та гіпотези туманності, які потребують вирішення, є інші невирішені проблеми.
За словами Mojzsis, сюди можна віднести те, як газо / льодові гіганти Сонячної системи могли сформуватися у своїх нинішніх місцях. Ідея, яку вони сформували на своїх нинішніх орбітах за межами пояса астероїдів, здається, суперечить моделям ранньої Сонячної системи, які показують, що далеко не від Сонця було недостатньо необхідного матеріалу. Альтернативою є те, що вони утворилися ближче до Сонця, а також мігрували назовні.
Як пояснив Моджсіс, цю можливість посилюють недавні дослідження позапланкових планетарних систем, де виявлено, що газові гіганти орбітують дуже близько до зірок (тобто "гарячих юпітерів") і далі:
«Ми розуміємо з прямого спостереження за допомогою космічного телескопа Кеплера та попередніх досліджень, що міграція гігантських планет є нормальною рисою планетарних систем. Формування гігантських планет викликає міграцію, а міграція - це лише гравітація, і ці світи рано впливали на орбіти один одного ".
Якщо є одна користь від того, щоб можна було зазирнути далі у Всесвіт, то так, як це дозволило астрономам придумати кращі і повніші теорії того, як склалася Сонячна система. Оскільки наше дослідження Сонячної системи продовжує зростати, ми впевнені, що ми дізнаємось багато речей, які допоможуть просунути наше розуміння й інших зіркових систем.
