Η Σελήνη και τα σκοτεινά σημεία της. Πιστωτική εικόνα: NASA. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Οι άνθρωποι κάθε πολιτισμού έχουν γοητευτεί από τα σκοτεινά «σημεία» στη Σελήνη, τα οποία φαίνεται να συνθέτουν τη μορφή ενός κουνελιού, βατράχων ή του προσώπου ενός κλόουν. Με τις αποστολές του Απόλλωνα, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι αυτά τα χαρακτηριστικά είναι πραγματικά τεράστιες λεκάνες επιπτώσεων που πλημμύρισαν με τώρα στερεοποιημένη λάβα. Μια έκπληξη ήταν ότι αυτές οι λεκάνες σχηματίστηκαν σχετικά αργά στην ιστορία του πρώιμου ηλιακού συστήματος - περίπου 700 εκατομμύρια χρόνια μετά το σχηματισμό της Γης και της Σελήνης. Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν τώρα ότι αυτές οι σεληνιακές λεκάνες επιπτώσεων μαρτυρούν μια τεράστια αύξηση του ποσοστού βομβαρδισμού των πλανητών - που ονομάζεται καθυστερημένος βομβαρδισμός (LHB). Η αιτία ενός τόσο έντονου βομβαρδισμού, ωστόσο, θεωρείται από πολλούς ως ένα από τα καλύτερα διατηρημένα μυστήρια της ιστορίας του ηλιακού συστήματος.
Σε μια σειρά τριών εφημερίδων που δημοσιεύθηκαν στο τεύχος αυτής της εβδομάδας του περιοδικού Nature, μια διεθνής ομάδα πλανητών επιστημόνων, ο Rodney Gomes (Εθνικό Αστεροσκοπείο της Βραζιλίας), ο Harold Levison (Southwest Research Institute, Ηνωμένες Πολιτείες), ο Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C ? te d'Azur, Γαλλία) και Kleomenis Tsiganis (OCA και Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Ελλάδα) - που συγκεντρώθηκαν από ένα πρόγραμμα επισκεπτών που φιλοξενήθηκε στο Observatoire de la C? te d'Azur στη Νίκαια - πρότεινε ένα μοντέλο που όχι μόνο λύνει φυσικά το μυστήριο της προέλευσης του LHB, αλλά εξηγεί επίσης πολλά από τα παρατηρούμενα χαρακτηριστικά του εξωτερικού πλανητικού συστήματος.
Αυτό το νέο μοντέλο προβλέπει ότι οι τέσσερις γιγαντιαίοι πλανήτες, ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας, σχηματίστηκαν σε μια πολύ συμπαγή τροχιακή διαμόρφωση, η οποία περιβαλλόταν από ένα δίσκο από μικρά αντικείμενα από πάγο και βράχο (γνωστά ως «πλανητικά σχήματα»). Αριθμητικές προσομοιώσεις από την ομάδα της Νίκαιας δείχνουν ότι ορισμένοι από αυτούς τους πλανήτες σιγά σιγά διαρρέουν από το δίσκο λόγω των βαρυτικών επιδράσεων των πλανητών. Οι πλανήτες διασκορπίζουν αυτά τα μικρότερα αντικείμενα σε όλο το ηλιακό σύστημα, μερικές φορές προς τα έξω και μερικές φορές προς τα μέσα.
«Όπως μας δίδαξε ο Isaac Newton, για κάθε δράση υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση», λέει ο Τσιγκάνης. «Εάν ένας πλανήτης πετά ένα πλανητικό πλάτος από το ηλιακό σύστημα, ο πλανήτης κινείται προς τον Ήλιο, λίγο, ως αποζημίωση. Αν, από την άλλη πλευρά, ο πλανήτης διασκορπίζει το πλανητικό πλάτος προς τα μέσα, ο πλανήτης πηδά λίγο πιο μακριά από τον Ήλιο. "
Οι αριθμητικές προσομοιώσεις δείχνουν ότι, κατά μέσο όρο, ο Δίας κινήθηκε προς τα μέσα, ενώ οι άλλοι γιγαντιαίοι πλανήτες κινούνταν προς τα έξω.
Αρχικά, αυτή ήταν μια πολύ αργή διαδικασία, που χρειάστηκε εκατομμύρια χρόνια για να μετακινήσουν οι πλανήτες μια μικρή ποσότητα. Στη συνέχεια, σύμφωνα με αυτό το νέο μοντέλο, μετά από 700 εκατομμύρια χρόνια, η κατάσταση άλλαξε ξαφνικά. Εκείνη την εποχή, ο Κρόνος μετανάστευσε στο σημείο όπου η τροχιακή περίοδος του ήταν ακριβώς διπλάσια από εκείνη του Δία. Αυτή η ειδική τροχιακή διαμόρφωση προκάλεσε ξαφνικά πιο ελλειπτική τροχιά του Δία και του Κρόνου.
«Αυτό προκάλεσε την τροχιά του Ουρανού και του Ποσειδώνα», λέει ο Gomes. "Οι τροχιές τους έγιναν πολύ εκκεντρικές και άρχισαν να διασκορπίζονται βαρυτικά μεταξύ τους - και ο Κρόνος."
Η ομάδα της Νίκαιας υποστηρίζει ότι αυτή η εξέλιξη των τροχιών του Ουρανού και του Ποσειδώνα προκάλεσε το LHB στη Σελήνη. Οι υπολογιστικές προσομοιώσεις τους δείχνουν ότι αυτοί οι πλανήτες διεισδύουν πολύ γρήγορα στον πλανητικό δίσκο, διασκορπίζοντας αντικείμενα σε όλο το πλανητικό σύστημα. Πολλά από αυτά τα αντικείμενα εισήλθαν στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα όπου έπληξαν τη Γη και τη Σελήνη με κρούσεις. Επιπλέον, η όλη διαδικασία αποσταθεροποίησε τις τροχιές των αστεροειδών, οι οποίες τότε θα συνέβαλαν επίσης στο LHB. Τέλος, τα βαρυτικά αποτελέσματα του πλανητικού δίσκου ανάγκασαν τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα να εξελιχθούν στις τρέχουσες τροχιές τους.
«Είναι πολύ πειστικό», λέει ο Levison. «Έχουμε κάνει αρκετές δωδεκάδες προσομοιώσεις αυτής της διαδικασίας, και στατιστικά οι πλανήτες κατέληξαν σε τροχιές πολύ παρόμοιες με αυτές που βλέπουμε, με τους σωστούς διαχωρισμούς, εκκεντρότητες και κλίσεις. Έτσι, εκτός από το LHB, μπορούμε επίσης να εξηγήσουμε τις τροχιές των γιγαντιαίων πλανητών. Κανένα άλλο μοντέλο δεν έχει καταφέρει ποτέ κανένα πράγμα στο παρελθόν. "
Ωστόσο, υπήρχε ένα ακόμη εμπόδιο που πρέπει να ξεπεραστεί. Το ηλιακό σύστημα περιέχει σήμερα έναν πληθυσμό αστεροειδών που ακολουθούν ουσιαστικά την ίδια τροχιά με τον Δία, αλλά οδηγούν ή ακολουθούν αυτόν τον πλανήτη σε γωνιακή απόσταση περίπου 60 μοιρών. Οι προσομοιώσεις υπολογιστών δείχνουν ότι αυτά τα σώματα, γνωστά ως «Δούρειοι αστεροειδείς», θα είχαν χαθεί καθώς άλλαζαν οι τροχιές των γιγαντιαίων πλανητών.
«Καθόμασταν για μήνες ανησυχώντας για αυτό το πρόβλημα, το οποίο φάνηκε να ακυρώνει το μοντέλο μας», λέει ο Morbidelli, «μέχρι να συνειδητοποιήσουμε ότι αν ένα πουλί μπορεί να ξεφύγει από ένα ανοιχτό κλουβί, μπορεί να έρθει και να φωλιάσει ένα άλλο».
Η ομάδα της Νίκαιας διαπίστωσε ότι μερικά από τα ίδια τα αντικείμενα που οδήγησαν στην πλανητική εξέλιξη, και που προκάλεσαν το LHB, θα είχαν επίσης συλληφθεί σε τροχικές αστεροειδείς τροχιές. Στις προσομοιώσεις, οι παγιδευμένοι Τρώες αποδείχτηκαν να αναπαραγάγουν την τροχιακή κατανομή των παρατηρούμενων Τρώων, η οποία ήταν ανεξήγητη μέχρι τώρα. Η συνολική προβλεπόμενη μάζα των παγιδευμένων αντικειμένων ήταν επίσης συνεπής με τον παρατηρούμενο πληθυσμό.
Συνολικά, το νέο μοντέλο της ομάδας της Νίκαιας εξηγεί φυσικά τις τροχιές των γιγαντιαίων πλανητών, των Τρωικών αστεροειδών και του LHB με πρωτοφανή ακρίβεια. «Το μοντέλο μας εξηγεί τόσα πολλά πράγματα που πιστεύουμε ότι πρέπει να είναι βασικά σωστά», λέει ο Mordibelli. «Η δομή του εξωτερικού ηλιακού συστήματος δείχνει ότι οι πλανήτες πιθανότατα πέρασαν από μια ανακίνηση μετά το τέλος της διαδικασίας σχηματισμού πλανητών».
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων SWRI
