Юпитер може да е помогнал за формирането на нашата Луна

Изглежда, че събитието, известно като „голяма нестабилност“, което е предизвикало хаос сред планетите в ранната Слънчева система, се е случило между 60 и 100 милиона години след зараждането ѝ. В този период газовите гиганти са блуждаели из космоса, докато не се се установили в орбитите, които познаваме днес.

Изследователите смятат, че мигриращите планети, и по-конкретно Юпитер, биха могли да доведат до образуването на нашата Луна чрез дестабилизиране на орбитата на протопланета с размера на Марс, наречена Тея. Тази дестабилизация може да е предизвикала сблъсък със Земята, който е запратил купчина отломки из космоса. Според учените именно тези отломки може да са образували Луната.

Благодарение на проучванията на състава и местоположението на различни видове астероиди и комети, учените знаят, че гореспоменатата „космическа касапница“ се е случила в началото на историята на Слънчевата система. И все пак има някои загадки, които все още трябва да бъдат решени, когато става въпрос за това как точно се е случило всичко.

Например, изследователите са наясно, че обектите в Слънчевата система, които виждаме днес, включително Земята, са се образували около Слънцето от диск от газ и прах. Въпреки това някои от тези обекти, а именно астероидите и кометите, изглежда се състоят от материал, който не е присъствал в диска. Причината е, че материалът не би трябвало да е присъствал в регионите, където тези обекти са се намирали в момента. Има повече смисъл тези елементи да са се образували по-близо до Слънцето преди да бъдат разпръснати по-далеч. Ако Юпитер и другите гигантски планети са мигрирали от мястото, където са се образували, астероидите и кометите също биха могли да са мигрирали.

В младата Слънчева система четирите гиганта Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун са били „сгушени“ по-близо един до друг. С течение на времето гравитационните взаимодействия с планетезимали (зародиши на планети) отвъд Нептун са довели до мигриране на Сатурн, Уран и Нептун по-далеч от Слънцето. Междувременно Юпитер е мигрирал по-близо до звездата ни, където на свой ред е бил в състояние да дестабилизира орбитите на обектите във вътрешната Слънчева система.

Орбитална нестабилност

„Идеята за тази орбитална нестабилност вече е добре установена в планетарната общност, но периодът, в който е възникнала тази нестабилност, все още е въпрос на дебати“, сподели в изявление планетарният изследовател Хриса Авделиду от университета в Лестър.

Изследователите наричат теорията зад тази орбитална нестабилност „Хубав модел“ („Nice Model“) в чест на френския град (Ница), в който се помещава обсерваторията Côte d’Azur, благодарение на която първоначално е разработена идеята. В началото учените са смятали, че тази нестабилност е настъпила между 500 и 800 милиона години след раждането на Слънчевата система. Ако това предположение беше вярно, този период щеше да съвпадне със събитие, известно като Късна тежка бомбардировка (Late Heavy Bombardment, LHB), при което вътрешните планети са били „обстрелвани“ от комети, изместени от орбитите си благодарение на мигриращите газови гиганти. Доказателствата обаче са се обърнали срещу концепцията зa LHB и сега учените смятат, че нестабилността е възникнала не по-късно от 100 милиона години след формирането на Слънчевата система. Това предположение е базирано на оценка на това кога Юпитер е успял да натрупа своите троянски астероиди-спътници около своите L4 и L5 точки на Лагранж.

Е-хондрити

„Хората изглежда са съгласни, че нестабилността, описана в „Хубавия модел“, вероятно се е случила по-малко от 100 милиона години след формирането на Слънчевата система, но се появяват няколко различни лагера“, каза Кевин Уолш от Югозападния изследователски институт в Боулдър, Колорадо. Единият лагер твърди, че нестабилността би се появила много бързо, в рамките на четири милиона години от раждането на Слънчевата система. Другият лагер смята, че това се е случило по-късно – след около 60 милиона години.

И така, Авделиду, подпомогнат от Уолш и други планетарни учени, се зае да намери отговор. Екипът се съсредоточи върху вид метеорит, наречен E-хондрит, който има ниско съдържание на желязо и е много подобен по състав и изотопно съотношение на материала, образувал Земята. Това води към извода, че хондритите на Земята и E-хондритите вероятно са кондензирани от една и съща част на планетообразуващия диск.

Въпреки това, родителското тяло на E-хондрита вече не изглежда близо до Земята. Всъщност астрономически наблюдения от наземни телескопи са свързали тези метеорити със семейството астероиди Атор (Athor), което се намира доста далеч в астероидния пояс между Марс и Юпитер. За контекст, това семейство астероиди и E-хондритите някога са били част от един голям астероид, който е бил разбит на парчета при сблъсък преди около 3 милиарда години – събитие, несвързано с голямата нестабилност.

Голямата нестабилност

Нещо трябва да е разпръснало прародителя на семейство Атор в астероидния пояс и според екипа това „нещо“ трябва да е била нестабилността, която е накарала Юпитер да мигрира. По този начин E-хондритите играят ролята на перфектните хронометри за това събитие, тъй като те трябва да съдържат ясен запис на това, което вероятно се е случило.

„По-конкретно, термичната история на E-хондритите разказва богата история, ограничавайки както размера на първоначалното родителско тяло, така и времето, което трябва да е отнело да се охлади, преди то да бъде разбито“, каза Уолш.

Използвайки динамични симулации, екипът на Авделиду успя да моделира различните сценарии, включващи мигриращ Юпитер, и заключи, че Юпитер може да е разпръснал прародителя на Атор на по-малки астероиди още 60 милиона години след раждането на Слънчевата система. В съчетание с данните за троянските астероиди на Юпитер учените могат да конкретизират, че голямата нестабилност се е случила между 60 милиона и 100 милиона години след формирането на Слънчевата система.

„Авделиду установи, че периода на разбъркване на орбитите на гигантските планети е кратък – от 10 или 20 милиона години е най-доброто и може би единственото време за изпращане на астероиди в района на това специфично семейство астероиди Атор“, каза Уолш.

Формиране на Луната

Освен това сблъсъкът между Земята и Тея, който формира Луната, се е случил около този период от време. „Ние разбираме, че е имало мощен сблъсък между прото-Земята и Тея – обект, който е имал много подобен състав“, каза Авделиду. „От проучвания на проби от Луната знаем приблизително кога се е случило събитието, докато други колеги показаха, че този сблъсък може да е резултат от нестабилността на гигантската планета.“

Въпреки това нямаме сигурен начин начин да докажем тази теория. „Трудно е да говорим за сигурно доказателство, когато се занимаваме със събития отпреди 4,5 милиарда години“, каза Авделиду. Въпреки това изследователят призна, че сблъсъкът, който е формирал Луната, наистина съвпада с периода на голямата нестабилност.

„Нашето проучване постави тези събития в хубава, кратка времева рамка“, каза Авделиду. Въпреки че може да не е възможно да се докаже убедително, че Юпитер е имал пръст във формирането на Луната, данните със сигурност са подсказващи.

Така че следващия път, когато погледнете сребристото „лице“ на Луната в нашето нощно небе, помислете за нея като за наследство от ранната Слънчева система, в която Юпитер е всявал хаос.

Официалната публикация можете да намерите тук.