I de senere år har astronomer søgt at forbedre vores forståelse af, hvordan solsystemet dannede sig. På den ene side har du den traditionelle nebulære hypotese, der argumenterer for, at Solen, planeterne og alle andre objekter i solsystemet er dannet af nebuløst materiale for milliarder af år siden. Imidlertid antog astronomer traditionelt, at planeterne dannede sig i deres nuværende kredsløb, hvilket siden er kommet til at blive stillet spørgsmålstegn ved.
Dette er blevet udfordret af teorier som Grand Tack-modellen. Denne teori siger, at Jupiter vandrede fra sin oprindelige bane efter dannelsen, hvilket havde en stor indflydelse på det indre solsystem. Og i en nyere undersøgelse har et internationalt team af videnskabsfolk taget tingene et skridt videre og foreslået, at Mars faktisk dannede sig i det, der i dag er Asteroidebæltet og vandrede tættere på Solen over tid.
Undersøgelsen med titlen "Den kølige og fjerne dannelse af Mars" dukkede for nylig op i tidsskriftet Jord- og planetariske videnskabelige breve. Undersøgelsen blev ledet af Ramon Brasser fra Earth Life Science Institute ved Tokyo Institute of Technology og omfattede medlemmer fra University of Colorado, det ungarske videnskabsakademi og University of Dundee i England.
Af hensyn til deres undersøgelse behandlede teamet et af de mest iøjnefaldende problemer med traditionelle modeller af dannelse af solsystem. Dette er antagelsen om, at Mars, Jorden og Venus dannede sig tæt sammen, og at Mars vandrede udad til sin nuværende bane. Derudover hævder teorien, at Mars - cirka 53% så stor som jordarter og kun 15% så massiv - i det væsentlige er et planetarisk embryo, der aldrig blev en fuld, klippet planet.
Dette er imidlertid modsagt af grundlæggende elementære og isotopiske undersøgelser udført på Martiske meteoritter, som har bemærket de vigtigste forskelle i sammensætning mellem Mars og Jorden. Som Brasser og hans team angav i deres undersøgelse:
”Dette antyder, at Mars dannede sig uden for den jordiske fodringszone under primær akkretion. Det er derfor sandsynligt, at Mars altid forblev markant længere væk fra solen end Jorden; dens vækst blev bedøvet tidligt, og dens masse forblev relativt lav. ”
For at teste denne hypotese gennemførte teamet dynamiske simuleringer, der var i overensstemmelse med Grand Tack-modellen. I disse simuleringer bevægede Jupiter en stor koncentration af masse mod solen, da den vandrede mod det indre solsystem, som havde en dyb indflydelse på dannelsen og kredsløbskarakteristikkerne for de jordiske planeter (Merkur, Venus, Jorden og Mars).
Teorien hævder også, at denne migration trak materiale væk fra Mars og således tegner sig for sammensætningsforskellene og planetens mindre størrelse og masse i forhold til Venus og Jorden. Det, de fandt, var, at Mars i en lille procentdel af deres simuleringer dannede sig længere fra solen, og at Jupiters tyngdekraft skubbede Mars ind i sin nuværende bane.
Fra dette konkluderede holdet, at enten forskere mangler de nødvendige mekanismer til at forklare Mars 'dannelse, eller at det af alle mulighederne er, at dette statistisk sjældne scenarie faktisk er det rigtige. Som Stephen Mojzsis - en geologisk videnskabsprofessor ved University of Colorado og en medforfatter på studiet - angav i en nylig samtale med Astrobiology Magazine, det faktum, at scenariet er sjældent, gør det ikke mindre sandsynligt:
”Givet nok tid, kan vi forvente disse begivenheder. For eksempel får du til sidst dobbelt seksere, hvis du ruller terningerne nok gange. Sandsynligheden er 1/36 eller nogenlunde den samme, som vi får for vores simuleringer af Mars 'dannelse. ”
I sandhed er en 2% sandsynlighed (hvilket er, hvad de opnåede ved simuleringerne) næppe dårlige odds, når de betragtes som kosmologiske. Og når man tænker på, at en sådan mulighed ville give mulighed for de vigtigste forskelle mellem Mars og dens jordbundne kusiner (dvs. Jorden og Venus), ser denne slanke sandsynlighed temmelig mulig ud. Men ideen om, at Mars vandrede indad i løbet af sin historie, medfører også nogle alvorlige konsekvenser.
Til at begynde med blev forskerne presset for at forklare, hvordan Mars kunne have haft en tykkere, varmere atmosfære, der ville have gjort det muligt for flydende vand at eksistere på overfladen. Hvis Mars faktisk dannede sig i det moderne Asteroidebælte, ville det have været udsat for langt mindre solstrøm, og overfladetemperaturerne ville have været markant lavere end hvis det havde dannet sig i dets nuværende placering.
Som de imidlertid antyder, hvis Mars havde nok kuldioxid i sin tidlige atmosfære, er det muligt, at påvirkninger under det sene tunge bombardement kunne have givet mulighed for intermitterende perioder, hvor der kunne eksistere flydende vand på overfladen. Eller som de forklarer det:
”Medmindre vores model viser, at en iboende rig Mars indeholdt en stærk og bæredygtig drivhusatmosfære, var dens gennemsnitlige overfladetemperatur utrætteligt under 0 ° C. Et sådant koldt overflademiljø ville have været regelmæssigt påvirket af tidlige påvirkningsbombardementer, der begge genstarter en moribund hydrologisk cyklus og gav et tilflugtssted for et muligt tidligt liv i den Martiske skorpe.
Grundlæggende, selvom Mars ville have været udsat for mindre i vejen for solenergi i sin tidlige levetid, er det muligt, at det stadig kunne have været varmt nok til at støtte flydende vand på dens overflade. Og som Mojzsis sagde i et papir, som han var medforfatter til sidste år, ville de mange bombardementer, den modtog (som det bekræftes af dets mange krater), have været nok til at smelte overfladis, tykkere atmosfæren og udløse en periodisk hydrologisk cyklus.
En anden interessant ting ved denne undersøgelse er, hvordan den forudsiger, at Venus sandsynligvis har en bulkkomposition (inklusive dens iltisotoper), der ligner den i Earth-Moon-systemet. I henhold til deres simuleringer skyldes dette, at Venus og Jorden altid delte de samme byggesten, mens Jorden og Mars ikke gjorde det. Disse fund var i overensstemmelse med nylige jordbaserede infrarøde observationer af Venus og dens atmosfære.
Men selvfølgelig kan der ikke drages nogen endelige konklusioner om det, indtil der kan opnås prøver af Venus 'skorpe. Dette kunne opnås, hvis og når den foreslåede Venera-Dolgozhivuschaya (Venera-D) -mission - en fælles NASA / Roscomos-plan om at sende en orbiter og lander til Venus - lanceres i det kommende årti. I mellemtiden er der andre fremragende problemer i Grand Tack-modellen og nebulær hypotese, der skal løses.
Ifølge Mojzsis inkluderer disse, hvordan solsystemets gas / is-giganter kunne have dannet sig på deres nuværende placeringer. Ideen, de dannede i deres nuværende kredsløb ud over Asteroidebåndet, synes ikke at være i overensstemmelse med modeller af det tidlige solsystem, som viser, at der ikke var nok af det nødvendige materiale langt fra solen. Et alternativ er, at de dannede sig tættere på Solen og også vandrede udad.
Som Mojzsis forklarede, styrkes denne mulighed af nylige undersøgelser af planetariske ekstrasolarsystemer, hvor det har vist sig, at gigantier kredser meget tæt på deres stjerner (dvs. "Hot Jupiters") og længere væk:
”Vi forstår fra direkte observationer via Kepler-rumteleskopet og tidligere undersøgelser, at gigantisk planetmigration er et normalt træk ved planetariske systemer. Gigantisk planetdannelse inducerer migration, og migration handler alt om tyngdekraft, og disse verdener påvirkede hinandens baner tidligt. ”
Hvis der er en fordel ved at være i stand til at se længere ud i universet, er det sådan som det har gjort det muligt for astronomer at komme med bedre og mere komplette teorier om, hvordan solsystemet blev. Og når vores udforskning af solsystemet fortsætter med at vokse, er vi sikker på at lære mange ting, der også hjælper med at fremme vores forståelse af andre stjernesystemer.
