Marte è un piccolo pianeta. In effetti, per gli scienziati che eseguono la modellazione del sistema solare, il pianeta lo è pure piccolo. "Chiunque simuli il modo in cui formi i pianeti terrestri finisce sempre con un Marte che è 5-10 volte più grande di quanto non sia nella vita reale." Minton ha lavorato a fianco del collega Dr. Hal Levison per creare nuove simulazioni che spiegano le piccole dimensioni di Marte includendo l'effetto di quella che è conosciuta come migrazione guidata dai planetesimi e, inoltre, piccoli oggetti che Minton chiama "Marstinis" potrebbero mescolare o scuotere le nostre idee sul primo sistema solare e sul bombardamento tardivo pesante.
Gli scienziati planetari concordano sul fatto che i pianeti terrestri si formarono molto rapidamente entro i primi 50-100 milioni di anni della storia del sistema solare e la nostra Luna si formò da un impatto tra un oggetto delle dimensioni di Marte e la proto-Terra ad un certo punto durante quel periodo. Molto più tardi fu il Bombardamento tardivo pesante, il periodo in cui un gran numero di crateri da impatto si formarono sulla Luna in un arco di tempo di soli settanta milioni di anni - e probabilmente anche Terra, Mercurio, Venere e Marte furono messi a dura prova.
La maggior parte delle teorie sulla formazione planetaria non può spiegare questo intenso periodo di bombardamento così tardi nella storia del sistema solare, ma Levison faceva parte di una squadra che nel 2005 ha proposto il Modello di Nizza, che ha suggerito come il Bombardamento tardivo pesante è stato attivato quando i pianeti giganti - che si formarono in una configurazione più compatta - emigrarono rapidamente l'uno dall'altro (e aumentarono tutte le loro separazioni orbitali), e un disco di piccoli "planetesimi" che si trovavano al di fuori delle orbite dei pianeti fu destabilizzato, causando un'improvvisa e massiccia consegna di questi planetesimi - asteroidi e comete - al sistema solare interno.
Ma, secondo il modello, probabilmente anche i planetesimali hanno causato la migrazione dei pianeti. I pianeti si sono formati da un gigantesco disco di gas, polvere, detriti rocciosi e ghiaccio che circondano il primo Sole. I detriti si uniscono per formare oggetti di dimensioni planetarie più grandi, e le simulazioni mostrano che oggetti di dimensioni planetarie più grandi incorporati in un disco di oggetti più piccoli migreranno a causa del momento angolare e della conservazione dell'energia mentre i pianeti disperdono i planetesimali che incontrano.
"Le perturbazioni dovute a piccoli oggetti rocciosi o ghiacciati che circondano un oggetto più grande possono causare lo" spostamento "dell'oggetto più grande lungo il disco", ha dichiarato Minton a Space Magazine. “Ogni volta che questi piccoli planetesimi incontrano l'oggetto più grande, in realtà provocano una piccola spinta nella posizione dell'oggetto più grande. Si scopre se si risolve la matematica, se c'è qualche sorta di leggero squilibrio al numero di oggetti che si incontrano sul lato solare rispetto a quelli sul lato anti-sole, si può effettivamente causare un netto movimento del grande corpo, e in realtà succede abbastanza rapidamente. "
Minton e Levison hanno applicato la stessa fisica della migrazione guidata dal pianeta alla formazione dei pianeti terrestri.
"Nel caso di Marte, immagina questi embrioni planetari situati nella zona Terra-Venere", ha detto Minton. “Quindi hai un piccolo embrione che cresce fino a diventare delle dimensioni di Marte, e comincerebbe a migrare a causa della migrazione guidata dal pianeta e si allontana dagli altri ragazzi. Quindi ha lasciato il pacchetto e, mentre si muove attraverso il disco, si allontana da dove sta andando tutta l'azione. "
Quindi la crescita di Marte si bloccò alle sue dimensioni attuali perché emigrò lontano dai materiali per la costruzione del pianeta.
Minton ha detto che le loro simulazioni di questo lavoro funzionano davvero bene.
"Abbiamo fatto molta matematica e la migrazione è piuttosto rapida", ha detto, "e Marte potrebbe migrare attraverso il disco prima che si formasse un altro pianeta delle dimensioni di Marte. In un primo sistema solare in cui hai un Marte bloccato sul bordo del disco a 1,5 UA, che è dove è adesso e tutte le altre azioni in corso nella zona Terra-Venere, quindi Terra e Venere sono state in grado di crescono alle dimensioni che sono adesso, dove hanno all'incirca le stesse dimensioni e la stessa massa e Marte è bloccato da solo ”.
E con Marte c'è una svolta di Marstini, che potrebbe offrire una spiegazione alternativa per il bombardamento tardivo pesante.
La Marte migrante avrebbe potuto raccogliere i planetesimi nella sua risonanza, dove due o più corpi orbitanti esercitano un'influenza gravitazionale l'uno sull'altro.
"Non è affatto ovvio perché", ha detto Minton, "ma si pensa che sia accaduta la stessa cosa nel sistema solare esterno, che è ciò che ha dato a Plutone la sua orbita. Pensiamo che Plutone sia stato effettivamente raccolto nella risonanza 3: 2 con Nettuno quando Nettuno emigrò, ed è per questo che Plutone e gli altri "Plutinos" vivono in queste risonanze con Nettuno. "
I Plutinos sono altri oggetti della Cintura di Kuiper vicino a Plutone. Quella risonanza significa che Plutone e i Plutino girano intorno al Sole tre volte per ogni 2 volte che Nettuno fa. Ci sono anche due tinos, che vengono catturati in una risonanza 1: 2 con Nettuno - e che si trovano verso il bordo esterno della cintura di Kuiper. Le nuove simulazioni mostrano che queste linee di risonanza sono quasi come uno spazzaneve e quando Nettuno emigrò, raccolse tutti quei piccoli corpi ghiacciati, Plutone e Plutinos.
Anche questo potrebbe essere successo a Marte, e mentre Marte migrava attraverso il disco avrebbe anche raccolto piccoli oggetti.
"Ho deciso di chiamare questi Marstini, per mantenere il tema Plutino e Two-tino," ha detto Minton con un sorriso. "Non so se rimarrà o meno".
Ma la cosa interessante dei Marstini, disse Minton, è che una risonanza 3: 2 con Marte è in realtà una zona molto instabile.
"In realtà c'è una risonanza lì con Saturno che esisteva solo al tempo del Bombardamento tardivo pesante", ha detto, "così prima, Saturno - pensiamo - era in una posizione diversa, quindi questa particolare risonanza era in una posizione diversa . Quindi è stato solo dopo che i pianeti giganti sono migrati nella loro posizione attuale che questa posizione di risonanza è diventata instabile. Quindi pensiamo che questi Marstini sarebbero stati stabili e in quel periodo intermedio tra la fine della formazione del pianeta e il Bombardamento tardivo pesante, all'improvviso questa regione divenne instabile quando i pianeti spostarono le posizioni nelle loro posizioni attuali. "
Quindi i Marstini potrebbero essere responsabili del Late Heavy Bombardment?
"Questi Marstini furono spinti fuori dal pianeta formando regioni verso la cintura di asteroidi", ha detto Minton, "poi all'improvviso i pianeti emigrarono e l'intera regione divenne instabile e quindi tutti potrebbero essere scagliati nel sistema solare interno e finisce per colpire la Luna. "
Ci sono anche un paio di altri argomenti in cui i Marstini si adattano al profilo di ciò che ha colpito la Luna durante il Bombardamento tardivo pesante.
"Abbiamo ragioni per pensare che gli oggetti che hanno colpito la Luna durante il bombardamento tardivo pesante fossero una specie di asteroidi ma non esattamente come gli asteroidi che abbiamo ora", ha detto Minton. "Quindi, ci sono alcuni argomenti chimici che puoi fare, inoltre puoi fare alcuni argomenti dalle probabilità di impatto che potrebbero non essere state abbastanza massa nella fascia degli asteroidi per fornire tutti gli asteroidi e gli impatti che vediamo sulla Luna."
Ma ci sono altre questioni in sospeso come la durata del bombardamento tardivo pesante, quando iniziò, le comete sono state sempre importanti nella storia del bombardamento sulla Luna o erano tutti asteroidi? Minton disse che un'ulteriore esplorazione della Luna avrebbe risposto a molte di queste domande.
“Queste sono tutte cose di cui abbiamo davvero bisogno per andare sulla Luna per scoprirlo e non c'è quasi nessun altro posto dove andare per farlo. È davvero uno dei posti migliori dove andare per capire tutta la storia del sistema solare.
Minton presenterà le sue scoperte alla prossima conferenza sulle scienze lunari e planetarie nel marzo 2011.
Puoi ascoltare un'intervista che ho fatto a Minton sulla migrazione guidata dal pianeta per il podcast del NASA Lunar Science Institute (disponibile anche su 365 Days of Astronomy).
