Marte é um planeta pequeno. De fato, para os cientistas que fazem a modelagem do sistema solar, o planeta é também pequeno. "Todo mundo que faz simulações de como você forma planetas terrestres sempre acaba com um Marte 5 a 10 vezes maior do que na vida real." Minton tem trabalhado ao lado do colega Dr. Hal Levison para criar novas simulações que explicam o tamanho pequeno de Marte, incluindo o efeito do que é conhecido como migração dirigida por planetesimais e, além disso, pequenos objetos que Minton chama de “Marstinis” podem agitar ou agitar nossas idéias sobre o sistema solar inicial e o bombardeio pesado tardio.
Os cientistas planetários concordam que os planetas terrestres se formaram muito rapidamente nos primeiros 50-100 milhões de anos da história do sistema solar e nossa Lua se formou a partir de um impacto entre um objeto do tamanho de Marte e a proto-Terra em algum momento durante esse período. Muito mais tarde foi o bombardeio pesado tardio, o período em que um grande número de crateras de impacto se formou na Lua em apenas setenta milhões de anos - e por inferência Terra, Mercúrio, Vênus e Marte provavelmente também foram atingidos.
A maioria das teorias de formação planetária não pode explicar esse intenso período de bombardeio tão tarde na história do sistema solar, mas Levison fazia parte de uma equipe que em 2005 propôs o Modelo de Nice, que sugeria como o bombardeio pesado tardio foi acionado quando os planetas gigantes - que se formaram em uma configuração mais compacta - migraram rapidamente um para o outro (e todas as suas separações orbitais aumentaram) e um disco de pequenos "planetesimais" que ficavam fora das órbitas dos planetas foi desestabilizado, causando uma súbita entrega maciça desses planetesimais - asteróides e cometas - para o sistema solar interno.
Mas, de acordo com o modelo, os planetesimais provavelmente também também causaram a migração dos planetas. Os planetas se formaram a partir de um disco gigante de gás, poeira, detritos rochosos e gelo ao redor do início do Sol. Detritos coalesceram para formar objetos maiores do tamanho de um planeta, e simulações mostram que objetos maiores do tamanho de um planeta, inseridos em um disco de objetos menores, migrarão como resultado do momento angular e da conservação de energia, à medida que os planetas dispersam os planetesimais que encontram.
"Perturbações de pequenos objetos rochosos ou gelados ao redor de um objeto maior podem fazer com que o objeto maior se deslize ao longo do disco", disse Minton à Space Magazine. “Toda vez que esses pequenos planetesimais encontram o objeto maior, na verdade causam um pequeno empurrão na posição do objeto maior. Acontece que, se você fizer as contas, se houver algum desequilíbrio leve no número de objetos que se encontram no lado do sol versus no lado anti-sol, você pode realmente causar um movimento líquido do corpo grande e na verdade, acontece muito rapidamente. ”
Minton e Levison têm aplicado a mesma física da migração dirigida por planetesimal na formação dos planetas terrestres.
"No caso de Marte, imagine esses embriões planetários localizados na zona Terra-Vênus", disse Minton. “Então você tem um pequeno embrião crescendo para se tornar do tamanho de Marte, e ele começa a migrar por causa da migração dirigida pelo planeta, e foge dos outros caras. Então ele saiu do pacote e, à medida que se move pelo disco, fica afastado de onde toda a ação está acontecendo. ”
Então o crescimento de Marte ficou estagnado em seu tamanho atual porque migrou para longe dos materiais de construção do planeta.
Minton disse que suas simulações deste trabalho são muito boas.
"Temos feito muita matemática e a migração é bastante rápida", disse ele, "e Marte poderia migrar através do disco antes que qualquer outro planeta do tamanho de Marte pudesse se formar. Em um sistema solar inicial em que você tem um Marte encalhado na borda do disco a 1,5 UA, que é onde está agora e todas as outras ações acontecendo na zona Terra-Vênus, a Terra e Vênus foram capazes de crescem para o tamanho que são agora, onde ambos têm aproximadamente o mesmo tamanho e massa e Marte fica sozinho. ”
E com Marte, há um toque de Marstinis, que poderia oferecer uma explicação alternativa para o bombardeio pesado tardio.
O Marte em migração poderia ter captado planetesimais em sua ressonância, onde dois ou mais corpos orbitais exercem uma influência gravitacional um sobre o outro.
“Não é de todo óbvio o porquê disso”, disse Minton, “mas pensa-se que a mesma coisa aconteceu no sistema solar externo, que foi o que deu a Plutão sua órbita. Achamos que Plutão foi realmente captado na ressonância 3: 2 com Netuno quando Netuno migrou, e é por isso que Plutão e os outros "Plutinos" vivem nessas ressonâncias com Netuno ".
Os Plutinos são outros objetos do Cinturão de Kuiper perto de Plutão. Essa ressonância significa que Plutão e os Plutinos circulam pelo Sol três vezes a cada duas vezes que Netuno faz. Também existem dois tinos, que são capturados em ressonância de 1: 2 com Netuno - e encontrados na borda externa do cinturão de Kuiper. As novas simulações mostram que essas linhas de ressonância são quase como um limpa-neves, e quando Netuno migrou, pegou todos esses pequenos corpos gelados, Plutão e Plutinos.
Isso também poderia ter acontecido com Marte, e como Marte migrou através do disco, ele também pegou pequenos objetos.
"Decidi chamar esses Marstinis, para manter o tema Plutino e Two-tino", disse Minton com um sorriso. "Não sei se isso vai continuar ou não."
Mas o interessante dos Marstinis, disse Minton, é que uma ressonância de 3: 2 com Marte é na verdade uma zona muito instável.
“Na verdade, existe uma ressonância com Saturno que só existia na época do bombardeio pesado tardio”, disse ele, “então antes disso, Saturno - pensamos - estava em uma posição diferente, então essa ressonância específica estava em uma posição diferente . Foi somente depois que os planetas gigantes migraram para sua localização atual que esse local de ressonância se tornou instável. Então pensamos que esses Marstinis teriam sido estáveis e nesse período intermediário entre o fim da formação do planeta e o Bombardeio Pesado Final, de repente essa região se tornou instável quando os planetas mudaram de posição para seus locais atuais. ”
Então os Marstinis poderiam ser responsáveis pelo bombardeio pesado tardio?
"Esses Marstinis foram expulsos do planeta, formando regiões para o cinturão de asteróides", disse Minton, "então, de repente, os planetas migraram e toda a região se tornou instável e, portanto, todos eles poderiam ter ido para o sistema solar interno. acabam atingindo a lua. "
Existem outros argumentos, também onde os Marstinis se encaixam no perfil do que atingiu a Lua durante o bombardeio pesado tardio.
"Temos razões para pensar que os objetos que atingiram a Lua durante o bombardeio pesado tardio eram como asteróides, mas não exatamente como os asteróides que temos agora", disse Minton. "Portanto, existem alguns argumentos químicos que você pode formular, além de algumas probabilidades de impacto que podem não ter massa suficiente no cinturão de asteróides para suprir todos os asteróides e impactos que vemos na Lua".
Mas há outras questões pendentes, como quanto tempo durou o bombardeio pesado tardio, quando começou, foram cometas importantes na história do bombardeio da Lua ou foram todos asteróides? Minton disse que novas explorações da Lua responderiam a muitas dessas perguntas.
“Essas são todas as coisas que realmente precisamos ir à Lua para descobrir e quase não há outro lugar onde você possa fazer isso. É realmente um dos melhores lugares para se entender toda a história do sistema solar.
Minton apresentará suas descobertas na próxima Conferência de Ciência Lunar e Planetária, em março de 2011.
Você pode ouvir uma entrevista que fiz com Minton sobre a migração orientada por planetasimal para o podcast do Instituto de Ciência Lunar da NASA (também disponível nos 365 dias de astronomia).
