Marte es un planeta pequeño. De hecho, para los científicos que modelan el sistema solar, el planeta es también pequeña. "Todo el que hace simulaciones de cómo se forman los planetas terrestres siempre termina con un Marte que es 5-10 veces más grande que en la vida real". Minton ha estado trabajando junto con su colega Dr. Hal Levison para crear nuevas simulaciones que expliquen el pequeño tamaño de Marte al incluir el efecto de lo que se conoce como migración impulsada por planetesimales y, además, pequeños objetos que Minton llama "Marstinis" podrían agitarse o sacudirse. hasta nuestras ideas sobre el sistema solar temprano y el bombardeo pesado tardío.
Los científicos planetarios están de acuerdo en que los planetas terrestres se formaron muy rápidamente dentro de los primeros 50-100 millones de años de la historia del sistema solar y nuestra Luna se formó a partir de un impacto entre un objeto del tamaño de Marte y la proto-Tierra en algún momento durante ese tiempo. Mucho más tarde fue el bombardeo pesado tardío, el período de tiempo en el que se formó una gran cantidad de cráteres de impacto en la Luna en un lapso de tiempo de solo setenta millones de años, y por inferencia, la Tierra, Mercurio, Venus y Marte probablemente también fueron golpeados.
La mayoría de las teorías de formación planetaria no pueden explicar este intenso período de bombardeo tan tarde en la historia del sistema solar, pero Levison formó parte de un equipo que en 2005 propuso el Modelo de Niza, que sugirió cómo se desencadenó el Bombardeo pesado tardío cuando los planetas gigantes - que se formó en una configuración más compacta - migró rápidamente el uno del otro (y sus separaciones orbitales aumentaron), y un disco de pequeños "planetesimales" que se encontraba fuera de las órbitas de los planetas se desestabilizó, causando una entrega masiva repentina de estos planetesimales - asteroides y cometas - al sistema solar interior.
Pero, según el modelo, los planetesimales también probablemente causaron la migración de los planetas. Los planetas se formaron a partir de un disco gigante de gas, polvo, escombros rocosos y hielo que rodea al Sol temprano. Los escombros se unieron para formar objetos planetarios más grandes, y las simulaciones muestran que los objetos planetarios más grandes incrustados en un disco de objetos más pequeños migrarán como resultado del momento angular y la conservación de energía a medida que los planetas dispersan los planetesimales que encuentran.
"Las perturbaciones de pequeños objetos rocosos o helados que rodean un objeto más grande pueden hacer que el objeto más grande se" deslice "a lo largo del disco", dijo Minton a la revista Space. “Cada vez que estos pequeños planetesimales encuentran el objeto más grande, en realidad causan un pequeño empujón en la posición del objeto más grande. Resulta que si trabajas las matemáticas, si hay algún tipo de pequeño desequilibrio en la cantidad de objetos que se encuentran en el lado del sol frente al lado del anti-sol, en realidad puedes causar un movimiento neto del gran cuerpo, y en realidad sucede bastante rápido ".
Minton y Levison han estado aplicando la misma física de la migración impulsada por planetesimales a la formación de los planetas terrestres.
"En el caso de Marte, imagine estos embriones planetarios ubicados en la zona Tierra-Venus", dijo Minton. “Entonces tienes un pequeño embrión que crece para convertirse en el tamaño de Marte, y comenzaría a migrar debido a la migración impulsada por planetesimales, y se aleja de los otros tipos. Por lo tanto, dejó el paquete y, a medida que avanza por el disco, se queda varado de donde sucede toda la acción ".
Entonces el crecimiento de Marte se estancó en su tamaño actual porque migró lejos de los materiales de construcción del planeta.
Minton dijo que sus simulaciones de este trabajo realmente bien.
"Hemos estado haciendo muchas matemáticas y la migración es bastante rápida", dijo, "y Marte podría migrar a través del disco antes de que se pudiera formar cualquier otro planeta del tamaño de Marte". En un sistema solar temprano en el que tienes un Marte varado en el borde del disco a 1.5 UA, que es donde está ahora y todas las demás acciones en la zona Tierra-Venus, entonces la Tierra y Venus pudieron crecen hasta el tamaño que tienen ahora, donde ambos tienen aproximadamente el mismo tamaño y masa y Marte está varado por sí mismo ”.
Y con Marte hay un giro de Marstinis, que podría ofrecer una explicación alternativa para el bombardeo pesado tardío.
La migración de Marte podría haber captado los planetesimales en su resonancia, donde dos o más cuerpos en órbita ejercen una influencia gravitacional entre sí.
"No es del todo obvio por qué es eso", dijo Minton, "pero se cree que sucedió lo mismo en el sistema solar exterior, que es lo que le dio a Plutón su órbita. Creemos que Plutón fue captado en la resonancia 3: 2 con Neptuno cuando Neptuno emigró, y es por eso que Plutón y los otros "Plutinos" viven en estas resonancias con Neptuno ".
Los Plutinos son otros objetos del Cinturón de Kuiper cerca de Plutón. Esa resonancia significa que Plutón y los Plutinos giran alrededor del Sol tres veces por cada 2 veces que Neptuno lo hace. También hay Two-tinos, que están atrapados en una resonancia 1: 2 con Neptuno, y que se encuentran hacia el borde exterior del cinturón de Kuiper. Las nuevas simulaciones muestran que estas líneas de resonancias son casi como un quitanieves, y cuando Neptuno emigró, recogió todos estos pequeños cuerpos helados, Plutón y los Plutinos.
Esto también podría haberle sucedido a Marte, y cuando Marte migró a través del disco, también habría recogido pequeños objetos.
"He decidido llamar a estos Marstinis, para mantener el tema Plutino y Two-tino", dijo Minton con una sonrisa. "No sé si eso se mantendrá o no".
Pero lo interesante de los Marstinis, dijo Minton, es que una resonancia 3: 2 con Marte es en realidad una zona muy inestable.
"En realidad, hay una resonancia allí con Saturno que solo existió en el tiempo del bombardeo pesado tardío", dijo, "así que antes de eso, Saturno, creemos, estaba en una posición diferente, por lo que esta resonancia particular estaba en una posición diferente". . Entonces, solo después de que los planetas gigantes migraron a su ubicación actual, esta ubicación de resonancia se volvió inestable. Así que creemos que estos Marstinis habrían sido estables y en ese período intermedio entre el final de la formación del planeta y el bombardeo pesado tardío, de repente esta región se volvió inestable cuando los planetas cambiaron de posición a sus ubicaciones actuales ".
Entonces, ¿podrían los Marstini ser responsables del último bombardeo pesado?
"Estos Marstinis fueron expulsados del planeta formando regiones hacia el cinturón de asteroides", dijo Minton, "luego, de repente, los planetas migraron y toda esta región se volvió inestable, por lo que todos podrían haberse lanzado al sistema solar interior y terminar golpeando la luna ".
También hay un par de otros argumentos en los que los Marstinis se ajustan al perfil de lo que golpeó la Luna durante el bombardeo pesado tardío.
"Tenemos razones para pensar que los objetos que golpearon la Luna durante el último bombardeo pesado fueron como asteroides, pero no exactamente como los asteroides que tenemos ahora", dijo Minton. "Por lo tanto, hay algunos argumentos químicos que puede hacer, también puede hacer algunos argumentos a partir de las probabilidades de impacto que pueden no haber sido suficiente masa en el cinturón de asteroides para suministrar todos los asteroides e impactos que vemos en la Luna".
Pero hay otros problemas pendientes, como cuánto duró el bombardeo pesado tardío, cuando comenzó, ¿fueron los cometas importantes en la historia del bombardeo de la Luna o fueron todos los asteroides? Minton dijo que una mayor exploración de la Luna respondería muchas de estas preguntas.
“Estas son todas las cosas que realmente necesitamos ir a la Luna para descubrir y no hay casi ningún otro lugar al que puedas ir para hacerlo. Realmente es uno de los mejores lugares para entender toda la historia del sistema solar.
Minton presentará sus hallazgos en la próxima Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria en marzo de 2011.
Puede escuchar una entrevista que hice con Minton sobre la migración impulsada por planetesimales para el podcast del Instituto de Ciencia Lunar de la NASA (también disponible en los 365 días de astronomía).
