Щось зупинило зростання Марса ще в перші мільйони років існування Сонячної системи, вважає група американських учених. А їхні колеги пропонують два нових пояснення того, як зароджується Марс виявився позбавлений "будівельних блоків", які заповнювали протопланетний диск …

Маса Червоної планети складає всього 11%, а розмір – 53% від параметрів Землі. У той же час комп'ютерне моделювання ранньої сонячної туманності показало, що Марс мав тенденцію до зростання до розмірів Венери або навіть Землі.

У цих моделях планетезімалі з довжелезним діаметром злипалися в тіла розміром з Місяць або нинішній Марс, після чого продовжували рости, поки Марс не ставав схожим на Землю. Очевидно, в цих моделях формування планет щось відсутнє.

Автор дослідження, Ali Pourmand з Університету Чикаго заявляє: «Ми думали, що в Сонячній системі немає" ембріонів "планет, доступних для дослідження, але, коли ми вивчаємо Марс, ми насправді дивимося на" зародок ", який міг стати схожою на Землю планетою ».

Справжній Марс перестав рости, досягши "ембріональної" стадії, вважають Ніколя дофа із Чиказького університету і Алі Пурман з Університету Майамі. До свого висновку вони прийшли, заново оцінивши час, що йде на формування "повноцінної" планети.

змі

Сліди на поверхні Марса від падіння на нього великих космічних тіл.

Багато дослідників судили про те, як довго збирався Марс, з перетворення радіоактивного гафнію-182 в вольфрам-182. Але гафній-Вольфрамове датування не повинно обмежуватися виміром відпо-чих ізотопів у метеоритах, що прилітали з Марса. Необхідно враховувати відносну частка гафнію і вольфраму в марсіанській мантії. Метеорити, зрозуміло, вибивалися з марсіанської кори, а в ній співвідношення гафнію і вольфраму не відповідає мантійних. Тому оцінки часу формування Марса сильно різнилися.

Для зменшення невизначеності ДОФА і Пурман вивчили немарсіанскіе метеорити в пошуках інших, незмінних залежностей. Таким стало ставлення ізотопу гафнію-176 до гафнію-177, а також вольфраму-182 і гафнію-182.

Період напіврозпаду гафнію-182 в вольфрам-182 складає 9 мільйонів років. Це означає, що практично весь гафній повинен був зникнути за 50 мільйонів років. Таким чином, вимірюючи співвідношення цих ізотопів, можна отримати шкалу віку тієї чи іншої породи.

Планетезималей – зародок майбутньої планети.

Вимірявши зміст цих ізотопів в марсіанських метеоритах, дослідники прийшли до висновку, що на формування у Марса пішло всього 2-4 млн років, тоді як земля знадобиласялись десятки мільйонів.

Раніше вважалося, що Марс сформувався приблизно за 15 млн років. Таким чином, по суті, Марс можна вважати ембріоном планети, який в силу ряду обставин зупинився на півдорозі ще на початку свого розвитку.

Для обчислення співвідношення гафнію і вольфраму вчені поділили співвідношення торію і вольфраму в складі марсіанських метеоритів на співвідношення торію і гафнію в складі хондритів. Автори дослідження пояснюють, що торій був обраний тому, що вольфрам і торій демонструють подібні хімічні властивості. Так як гафній і торій є елементами-"Літофіли" (елементи, які зберігаються в мантії планети при її формуванні), то їх частки в мантії відповідає цьому показнику для всієї планети.

Для порівняння, Земля набрала 60% своєї маси за проміжок 10 – 40 млн років від моменту появи планетного "зародка", а далі сповільнила зростання але продовжувала збільшувати масу ще близько 60 млн років.

Чому ж це відбулося? Два дослідження, представлені в березні на Місячної і планетарної наукової конференції в Х'юстоні (США), припускають, що краще пояснення – це відсутність будівельного матеріалу. Комп'ютерне моделювання, яке виконали Девід Мінтон і Гарольд Левінсон з Південно-Західного дослідницького інституту, показало, що спочатку Марс виріс досить швидко при зіткненнях з кілометровими планетезімалямі, коли перебував ближче до Сонця.

У той же час трильйони зближень з планетезімалямі, які не падали на Марс, але все ж чинили на нього нескінченно мале гравітаційний вплив, відштовхнули планету від світила. Коли зародок досяг сучасної орбіти Марса, його акреція сповільнилася, бо інші протопланети, що знаходилися ближче до зірки, відтягнули ковдру на себе.

Інша група під керівництвом Кевіна Уолша з того ж Південно-Західного інституту показала, що причиною аккреционного "голоду" став Юпітер. У її моделі газ, що оточував юне Сонце, змусив Юпітер зміститися ближче до світила. Мабуть, те ж саме відбулося з газовими гігантами деяких інших порівняно добре вивчених екзопланетних систем. Рухаючись до Сонця, Юпітер розчистив величезний коридор, в який потрапив Марс після того, як Сатурн у гравітаційному сенсі "причепився" до Юпітера, і обидва знову почали йти геть від Сонця.

Таким чином, набрати вагу Марсу заважали інші планети – Венера, Земля і Юпітер, причому Юпітер, зважаючи на свою величезної маси і швидкості формування, зробив вирішальний вплив на еволюцію Марса. Юпітер в перші мільйони років формування нашої планетної системи мабуть неодноразово змінював свою орбіту, що в підсумку і відвело будівельний матеріал до орбіти Землі і в пояс астероїдів. При цьому орбіта Юпітера, вероале, двічі змінювалася в досить широкому діапазоні від 3,7 до 5,2 астрономічних одиниць.

Виконане паном Уолшем і його колегами моделювання показало, що Юпітер спочатку спустошив майже весь пояс астероїдів, а потім знову «заселив» його. Причому область, з якої приходять тіла внутрішньої частини пояса, перебуває в 1-3 а. е. від Сонця, а об'єкти, які потрапляють у зовнішнє його частину, народжуються між планетами-гігантами або навіть за їх орбітами. Це прекрасно відповідає спостереженням, результати яких свідчать, що астероїди в різних частинах пояса істотно розрізняються за своїм складом.

Як і передбачав Бред Хансен, співвідношення мас Землі та Марса, що утворюються в такій моделі з розділеного і усіченого переміщеннями Юпітера диска планетезималей, близько до реального.

Коли ж орбіти планет стабілізувалися, то Марс – виявився не доля, зате Земля отримала необхідну масу для свого ядра, утворився Місяць, і в ході подальшої еволюції виникло життя.

«Це може здатися дивним, – каже пан Мінтон, – але в ранній Сонячній системі планети дійсно могли рухатися таким чином, помітно змінюючи параметри своїх орбіт».

За матеріалами: astrogorizont

Tweet