Мигрирующие планеты: Следы среди астероидов
Современные исследования, посвященные эволюции Солнечной системы, показывают, что около 4 млрд лет назад движение здесь было совсем не так упорядоченно, каким оно выглядит сегодня. Многие крупные тела — такие как Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун — сформировались совсем в других областях, довольно близко друг к другу, и лишь затем сложные гравитационные взаимодействия вызвали их беспорядочное перемещение и изменение траекторий.
Разлетаясь, эти массивные объекты разбрасывали встречные астероиды и каменистые обломки, как кегли. Некоторые ученые считают, что именно этот процесс стал причиной тому, что на поверхности Земли, Луны и Марса имеется так много кратеров возрастом около 3,8 млрд лет. А завершенное на днях теоретическое исследование показывает, что этот же процесс мог определить и то, как выглядит сегодня загадочный и величественный Главный пояс астероидов.
Так, в поясе имеется несколько желобов — областей, свободных от астероидов, так называемых «провалов Кирквуда». Принято считать, что их появление обусловлено влиянием мощной гравитации гиганта Юпитера, которая, подобно «пылесосу», высосала пыль и обломки из этих регионов. Так же и спутники Сатурна вызывают появление сходных «желобов» в кольцах этой планеты.
Эти процессы смоделировали американские теоретические исследователи Дэвид Минтон (David Minton) и Рену Мальхотра (Renu Malhotra): и сам астероидный пояс, и провалы Кирквуда, и влияние соседних крупных планет. Используя имеющиеся точные данные об орбитах Сатурна, Юпитера, Урана и Нептуна, ученые сумели приблизительно восстановить распределение астероидов в поясе за последние 4 млрд лет. При этом им удалось показать и то, как за это время смещались сами крупные планеты. Некогда они действительно располагались довольно близко друг к другу, и лишь впоследствии Юпитер сдвинулся вглубь Солнечной системы, а остальные 3 планеты — ближе к ее краю.
«Воспроизвести в модели сегодняшнее состояние астероидного пояса, — поясняет Дэвид Минтон, — нам удалось намного точнее, чем в предыдущих работах. И все потому, что до сих пор расчеты учитывали лишь текущие траектории соседних крупных планет, а мы учли их возможное смещение со временем».
В модели, полученной Минтоном и Мальхотрой, даже провалы Кирквуда демонстрируют ту форму, которую имеют в действительности, с четко обозначенной внутренней границей и размытой — внешней. Именно к такому результату должно приводить влияние Юпитера в ходе постепенного смещения по направлению к Солнцу: внутренние границы провалов связаны с тем моментом, когда Юпитер уже остановился в своем движении.
Свое разрушительное влияние на астероидный пояс оказал, разумеется, и Сатурн, в тот же период времени смещавшийся в обратном направлении, от Солнца. Проведенная компьютерная симуляция показывает, что в результате этих планетарных миграций пояс потерял до 62% изначального числа астероидов — хотя некоторые ученые склоняются к тому, что эта потеря оказалась еще больше и доходила до 90−95%.
Интересно, что чем медленнее происходило смещение планет — тем более сильно было это разрушительное влияние их гравитации на астероидный пояс. «Если б они смещались совсем медленно, астероидного пояса к сегодняшнему дню и вовсе бы не осталось», — поясняет Дэвид Минтон. И, возможно, на Земле до сих пор бы водились динозавры — ведь именно из астероидного пояса, судя по всему, прилетел тот астероид, который погубил их миллионы лет назад. О том, что позволяет так считать, мы рассказывали в заметке «Космическое расследование».
По публикации New Scientist Space