ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็ก ในความเป็นจริงสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ทำการจำลองระบบสุริยะดาวเคราะห์นั้น เกินไป เล็ก “ ทุกคนที่จำลองแบบของวิธีการที่คุณก่อตัวดาวเคราะห์บนพื้นโลกมักจะจบลงด้วยดาวอังคารที่ใหญ่กว่า 5-10 เท่าในชีวิตจริง” มิลตันทำงานร่วมกับดร. ฮาลเลวิสันเพื่อสร้างแบบจำลองใหม่ที่อธิบายขนาดเล็กของดาวอังคารโดยรวมถึงผลกระทบของสิ่งที่เรียกว่าการอพยพย้ายถิ่นที่ขับเคลื่อนด้วยดาวเคราะห์และนอกจากนี้วัตถุขนาดเล็กที่มินตันเรียกว่า "Marstinis" อาจกวนใจ แนวคิดของเราเกี่ยวกับระบบสุริยจักรวาลยุคต้นและการระดมยิงปลายสาย
นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ยอมรับว่าดาวเคราะห์โลกก่อตัวเร็วมากในช่วง 50-100 ล้านปีแรกของประวัติศาสตร์ระบบสุริยะและดวงจันทร์ของเราเกิดจากผลกระทบระหว่างวัตถุขนาดเท่าดาวอังคารกับโปรโต - เอิร์ ธ ในช่วงเวลานั้น ต่อมาเป็นช่วงปลายการโจมตีอย่างหนักช่วงเวลาที่มีหลุมอุกกาบาตจำนวนมากที่ก่อตัวขึ้นบนดวงจันทร์ภายในระยะเวลาเพียงเจ็ดสิบล้านปีและโดยการอนุมาน Earth, Mercus, Venus และ Mars ก็มีแนวโน้มที่จะกระหน่ำเช่นกัน
ทฤษฎีการก่อตัวของดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ไม่สามารถอธิบายได้ว่าช่วงเวลาของการทิ้งระเบิดที่รุนแรงนี้เกิดขึ้นช้ามากในประวัติศาสตร์ของระบบสุริยะ แต่ Levison เป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ในปี 2005 ได้เสนอ Nice Model ซึ่งแนะนำวิธีการระดมยิงปลายสาย - ซึ่งก่อตัวในโครงสร้างที่กะทัดรัดยิ่งขึ้น - อพยพออกจากกันอย่างรวดเร็ว (และการแยกวงโคจรของพวกมันเพิ่มขึ้นทั้งหมด) และดิสก์ของ“ ดาวเคราะห์ดวงเล็ก” ที่วางอยู่ด้านนอกวงโคจรของดาวเคราะห์ถูกทำให้สั่นไหว ดาวเคราะห์น้อย - ดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง - ไปยังระบบสุริยะชั้นใน
แต่ตามแบบจำลองนั้นดาวเคราะห์มีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดการย้ายถิ่นของดาวเคราะห์ด้วยเช่นกัน ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นจากดิสก์ก๊าซยักษ์ฝุ่นเศษหินและน้ำแข็งรอบดวงอาทิตย์ต้น เศษซากรวมตัวกันเพื่อสร้างวัตถุขนาดใหญ่กว่าดาวเคราะห์และการจำลองแสดงให้เห็นว่าวัตถุขนาดใหญ่กว่าดาวเคราะห์ที่ฝังอยู่ในดิสก์ของวัตถุขนาดเล็กจะโยกย้ายเป็นผลมาจากโมเมนตัมเชิงมุมและการอนุรักษ์พลังงานในขณะที่ดาวเคราะห์กระจายดาวเคราะห์ที่พวกเขาพบ
"การรบกวนจากวัตถุที่เป็นหินหรือน้ำแข็งขนาดเล็กรอบวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่าอาจทำให้วัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่า" สกูตเตอร์ "ตามดิสก์" Minton กล่าวกับนิตยสาร Space “ ทุกครั้งที่ดาวเคราะห์ดวงเล็ก ๆ เหล่านี้พบวัตถุที่ใหญ่กว่าพวกมันจะทำให้เขยิบได้เล็กน้อยในตำแหน่งของวัตถุที่ใหญ่กว่า ปรากฎว่าคุณคิดเลขถ้ามีความไม่สมดุลเล็กน้อยกับจำนวนของวัตถุที่พบทางด้านดวงอาทิตย์เมื่อเทียบกับด้านที่ต่อต้านดวงอาทิตย์คุณสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนไหวสุทธิของวัตถุขนาดใหญ่และ มันเกิดขึ้นเร็วจริงๆ”
Minton และ Levison ใช้ฟิสิกส์แบบเดียวกับการอพยพย้ายถิ่นที่ขับเคลื่อนด้วยดาวเคราะห์เพื่อการก่อตัวของดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน
“ ในกรณีของดาวอังคารลองจินตนาการถึงตัวอ่อนดาวเคราะห์ที่อยู่ในโซน Earth-Venus” Minton กล่าว “ จากนั้นคุณจะมีตัวอ่อนเล็ก ๆ เติบโตขึ้นมาเป็นขนาดเท่าดาวอังคารและมันจะเริ่มโยกย้ายเพราะการอพยพที่ขับเคลื่อนด้วยดาวเคราะห์และมันก็ห่างจากคนอื่น ดังนั้นมันจึงออกจากแพ็คและขณะที่มันเคลื่อนผ่านดิสก์มันจะติดอยู่กับที่ซึ่งการกระทำทั้งหมดเกิดขึ้น”
ดังนั้นการเจริญเติบโตของดาวอังคารจึงหยุดชะงักที่ขนาดปัจจุบันเพราะมันอพยพออกจากวัสดุสร้างโลก
มินตันกล่าวว่าแบบจำลองของพวกเขาเกี่ยวกับงานนี้ได้ดีจริงๆ
“ เราทำการคณิตศาสตร์จำนวนมากและการโยกย้ายค่อนข้างเร็ว” เขากล่าว“ และดาวอังคารสามารถเคลื่อนที่ผ่านดิสก์ได้ก่อนที่ดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวอังคารอื่น ๆ จะก่อตัวขึ้น ในระบบสุริยะยุคแรกที่คุณมีดาวอังคารติดอยู่ที่ขอบดิสก์ที่ 1.5 AU ซึ่งเป็นที่ที่มันอยู่ตอนนี้และการกระทำอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นในโซน Earth-Venus จากนั้น Earth และ Venus ก็สามารถที่จะ เติบโตขึ้นตามขนาดที่พวกเขาอยู่ตอนนี้ที่ซึ่งพวกเขาอยู่ทั้งขนาดและมวลเท่ากันและดาวอังคารก็ติดอยู่กับตัวเอง”
และด้วย Mars ก็มีการบิดของ Marstinis ซึ่งสามารถเสนอคำอธิบายเพิ่มเติมสำหรับการระดมยิงปลายสาย
ดาวอังคารที่กำลังอพยพสามารถหยิบดาวเคราะห์ขึ้นมาด้วยเสียงสะท้อนที่ซึ่งวัตถุที่โคจรรอบสองดวงหรือมากกว่านั้นมีอิทธิพลต่อแรงโน้มถ่วงซึ่งกันและกัน
“ มันไม่ชัดเจนเลยว่าทำไมถึงเป็นเช่นนั้น” มินตันกล่าว“ แต่สิ่งเดียวกันนี้เชื่อกันว่าเกิดขึ้นในระบบสุริยะรอบนอกซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้วงโคจรของดาวพลูโต เราคิดว่าพลูโตได้รับเสียงสะท้อนจากดาวเนปจูน 3: 2 เมื่อดาวเนปจูนอพยพออกไปและนั่นเป็นสาเหตุที่พลูโตและ“ พลูติโน” คนอื่น ๆ อาศัยอยู่ในเสียงสะท้อนเหล่านี้กับดาวเนปจูน”
Plutinos เป็นวัตถุแถบไคเปอร์อื่น ๆ ใกล้พลูโต เสียงสะท้อนนั้นหมายถึงดาวพลูโตและพลูติโนสไปรอบดวงอาทิตย์สามครั้งต่อทุกครั้งที่ดาวเนปจูนทำ นอกจากนี้ยังมี Two-tinos ซึ่งติดอยู่ในเสียงสะท้อนจากดาวเนปจูน 1: 2 - ซึ่งพบได้ที่ขอบด้านนอกของแถบไคเปอร์ การจำลองใหม่แสดงให้เห็นว่าเส้นเสียงสะท้อนเหล่านี้เกือบเหมือนเกล็ดหิมะและเมื่อดาวเนปจูนอพยพออกมามันก็จับวัตถุน้ำแข็งขนาดเล็กเหล่านี้พลูโตและพลูติโน
สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นกับดาวอังคารและเมื่อ Mars ย้ายผ่านดิสก์มันก็จะหยิบวัตถุเล็ก ๆ ขึ้นมา
“ ฉันตัดสินใจโทรหา Marstinis เหล่านี้เพื่อเก็บไว้ในธีม Plutino และ Two-tino” Minton กล่าวพร้อมกับรอยยิ้ม “ ฉันไม่รู้ว่าจะติดหรือไม่”
แต่สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับ Marstinis มินตันกล่าวคือเสียงสะท้อน 3: 2 กับดาวอังคารเป็นเขตที่ไม่แน่นอน
“ จริง ๆ แล้วมันมีการกำทอนกับดาวเสาร์ที่มีอยู่ในช่วงเวลาของการโจมตีปลายสายเท่านั้น” เขากล่าว“ ก่อนหน้านั้นเราคิดว่าดาวเสาร์ - อยู่ในตำแหน่งที่แตกต่างกันดังนั้นเสียงสะท้อนนี้จึงอยู่ในตำแหน่งที่แตกต่างกัน . ดังนั้นหลังจากดาวเคราะห์ยักษ์ย้ายไปยังตำแหน่งปัจจุบันของพวกเขาแล้วตำแหน่งเสียงสะท้อนนี้จึงไม่เสถียร ดังนั้นเราคิดว่า Marstinis เหล่านี้น่าจะเสถียรและในช่วงเวลานั้นระหว่างการก่อตัวของดาวเคราะห์และการโจมตีด้วยสายหนักพื้นที่ทั้งหมดในทันใดนั้นภูมิภาคนี้ไม่เสถียรเมื่อดาวเคราะห์เปลี่ยนตำแหน่งไปยังตำแหน่งปัจจุบันของพวกเขา”
ดังนั้น Marstinis สามารถรับผิดชอบต่อการโจมตีสายหนักได้หรือไม่?
“ Marstinis เหล่านี้ถูกผลักออกจากดาวเคราะห์ที่ก่อตัวภูมิภาคออกไปยังแถบดาวเคราะห์น้อย” มินตันกล่าวว่า“ ทันใดนั้นดาวเคราะห์ทั้งหมดที่อพยพและพื้นที่ทั้งหมดนี้ก็ไม่เสถียรดังนั้นพวกเขาทั้งหมดจึงสามารถพุ่งเข้าสู่ระบบสุริยะชั้นในและ จบลงด้วยการชนดวงจันทร์”
มีข้อโต้แย้งอื่น ๆ อีกสองสามข้อเช่นกันที่ Marstinis เข้ากับรายละเอียดของสิ่งที่กระทบดวงจันทร์ในช่วงการโจมตีสายใหญ่
“ เรามีเหตุผลที่คิดว่าวัตถุที่พุ่งเข้าหาดวงจันทร์ในช่วงการระดมยิงปลายสายเป็นดาวเคราะห์น้อยชนิดหนึ่ง แต่ไม่เหมือนกับดาวเคราะห์น้อยที่เรามีอยู่ในตอนนี้” มินตันกล่าว “ ดังนั้นมีข้อโต้แย้งทางเคมีบางอย่างที่คุณสามารถทำได้และคุณสามารถสร้างข้อโต้แย้งบางประการจากความน่าจะเป็นผลกระทบที่อาจมีมวลไม่เพียงพอในแถบดาวเคราะห์น้อยเพื่อจัดหาดาวเคราะห์น้อยและผลกระทบทั้งหมดที่เราเห็นบนดวงจันทร์”
แต่ยังมีอีกหลายประเด็นที่น่าสนใจเช่นระยะเวลาของการระดมยิงปลายสายเมื่อดาวหางเริ่มมีความสำคัญเท่าไรในประวัติศาสตร์การทิ้งระเบิดของดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์น้อยทั้งหมด มินตันกล่าวว่าการสำรวจดวงจันทร์ต่อไปจะตอบคำถามเหล่านี้จำนวนมาก
“ สิ่งเหล่านี้คือทุกสิ่งที่เราจำเป็นต้องไปสู่ดวงจันทร์เพื่อค้นหาและไม่มีที่ไหนอีกแล้วที่คุณสามารถทำได้ มันเป็นหนึ่งในสถานที่ที่ดีที่สุดที่จะไปทำความเข้าใจเกี่ยวกับประวัติระบบสุริยะทั้งหมด
มินตันจะนำเสนอสิ่งที่เขาพบในการประชุมวิทยาศาสตร์ดวงจันทร์และดาวเคราะห์ที่กำลังจะมีขึ้นในเดือนมีนาคม 2554
คุณสามารถฟังการสัมภาษณ์ที่ฉันทำกับมินตันเกี่ยวกับการอพยพของดาวเคราะห์ที่ขับเคลื่อนด้วยดาวเคราะห์ดวงหนึ่งสำหรับพอดคาสต์สถาบันวิทยาศาสตร์ของนาซา (มีให้บริการใน 365 วันแห่งดาราศาสตร์)
