Компьютерное моделирование дало ученым ответ на вопрос, почему Марс такой маленький. Оказалось, к его рождению "приложил руку" массивный Юпитер. Своей миграцией он уменьшил массу планеты.
Ученые, занимающиеся происхождением планет Солнечной системы, не первый год пытаются найти объяснение различиям, которые наблюдаются как среди планет земной группы, так и среди планет-гигантов. Одна из нерешенных проблем -- отличия Марса от остальных планет земной группы. Если считать, что Марс возник примерно в одно время с Землей, Венерой и Меркурием, то почему он в два раза меньше Земли и почти в десять раз ее легче?
В решении этой проблемы помогла популярная ныне теория миграции планет и математическое моделирование. «Наша работа показала, что отгадка кроется в планетах-гигантах, которые мигрировали на большое расстояние на начальных этапах формирования Солнечной системы», -- пояснил Дэвид О’Брайен (David O'Brien), автор статьи в свежем номере журнала Nature.
Камня на камне не оставил
Путем вычислений ученые показали, что в формирование планет земной группы в ближней к Солнцу области миллиарды лет назад мог вмешаться Юпитер. Согласно расчетам, формируясь из протопланетного диска, Юпитер сначала мигрировал от окраин Солнечной системы до сегодняшней орбиты Земли, а затем повернул обратно. Обратная миграция, по словам ученых, должна была начаться одновременно с образованием Сатурна. Удаляясь от Солнца, Юпитер, как «слон в посудной лавке», нарушил распределение вещества во внутренних областях протопланетного диска, оставив на будущих планетах земной группы «родовые травмы».
«Если Юпитер действительно приблизился от места своего рождения до орбиты в 1,5 астрономические единицы (1 а.е. равна расстоянию от Земли до Солнца), а затем повернул к месту нынешнего положения, он должен был вычистить дыру в распределении твердых частиц во внутренней области Солнечной системы. Это и объясняет нынешнюю небольшую массу Марса», -- пояснил Кевин Уолш, соавтор исследования из обсерватории в Ницце. Однако ученых озадачило то, как миграция Юпитера в диапазоне орбит от 2 до 4 астрономических единиц могла согласоваться с существованием сегодня между орбитами Юпитера и Марса известного пояса астероидов.
Но «пояс астероидов, который сначала был нашей основной проблемой, оказался главной опорой нашей модели», -- пояснил О’Брайен.
Дальнейшие расчеты показали, что модель обратной миграции Юпитера не только не противоречит сегодняшнему существованию кольца астероидов, но и объясняет некоторые его свойства. Астрономам известно, что ближняя к Солнцу часть пояса населена телами, бедными легкими элементами (S-тип), а богатые легкими элементами астероиды (C-тип) населяют преимущественно внешнюю часть пояса. Вычисления показали, что резиденты внутренней части пояса были привнесены туда с расстояния 1-3 а.е. от Солнца, а внешние астероиды вообще занесены Юпитером с окраин Солнечной системы. Это и объясняет наблюдаемое в наши дни различие в составах астероидов.
