Γιατί ο Άρης δεν είναι τόσο βαρύς όσο η Γη

Έγινε μια τεράστια ανατάραξη στο εσωτερικό του κόκκινου πλανήτη στις απαρχές του ηλιακού μας συστήματος, σύμφωνα με την δύο νέες προσομοιώσεις. Αν είναι σωστά αυτά τα μοντέλα, τότε αυτή η δραματικά πιο βίαιη άποψη του σχηματισμού των βραχωδών πλανητών, θα μπορούσε να έχει συνέπειες στην κατανόηση πολλών πλανητικών μυστηρίων, μεταξύ των οποίων είναι η αιτία που ο Άρης δεν είναι τόσο βαρύς όσο η Γη ή η Αφροδίτη.

Ο κόκκινος πλανήτης

Οι δύο ομάδες των ερευνητών παρουσίασαν τα μοντέλα τους για την απαρχή του ηλιακού μας συστήματος, στην ετήσια συνεδρίαση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας για τις πλανητικές επιστήμες στην Πασαντένα. Αυτές οι ομάδες ξεκίνησαν τις εργασίες τους προσπαθώντας να αντιμετωπίσουν ένα μακροχρόνια μυστήριο. Σύμφωνα με το καθιερωμένο μοντέλο του σχηματισμού των πλανητών, ο Άρης θα έπρεπε να έχει 5 έως 10 φορές μεγαλύτερη μάζα, από αυτή που έχει στην πραγματικότητα.

Το πρώτο μοντέλο

Το καθιερωμένο μοντέλο υποθέτει ότι ο περιστρεφόμενος δίσκος των αερίων, της σκόνης και του πάγου που περιέβαλε το νεαρό τότε ήλιο και από τον οποίο σχηματίστηκαν οι πλανήτες, είχε μια συνεχή, σχετικά ομαλή κατανομή του υλικού. Οι David Minton και Hal Levison του Ερευνητικού Ινστιτούτου στο Boulder του Κολοράντο, αμφισβήτησαν αυτή την παραδοχή με ένα μοντέλο στο οποίο ο δίσκος, από τον οποίο σχηματίστηκαν οι πλανήτες, είχε ένα χάσμα περίπου στην θέση όπου βρίσκεται πλέον ο Άρης.

Οι προσομοιώσεις από την ομάδα αυτή δείχνουν ότι καθώς οι κόκκοι σκόνης πλησίασαν και συγκολλήθηκαν στον δίσκο, η περιοχή που βρίσκεται πλησιέστερα προς τον Ήλιο σχημάτισε πλανητικά έμβρυα στο μέγεθος της Σελήνης, γρηγορότερα από τις εξωτερικές περιοχές. Η πυκνότητα των κόκκων ήταν μεγαλύτερη στις εσωτερικές περιοχές και τα υλικά εκεί περιστρέφονταν γύρω από τον ήλιο πιο γρήγορα, έτσι ήταν πιο πιθανό να συγκρουστούν και να κολλήσουν για να φτιάξουν μεγαλύτερα σώματα-πλανήτες.

Η βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ των πλανητικών εμβρύων, μεγέθους σαν το φεγγάρι, κοντά στη Γη και στην Αφροδίτη, είχε σαν αποτέλεσμα την ανάδευση τους οπότε με τη βοήθεια των βαρυτικών δυνάμεων μετακινήθηκαν οι διάσπαρτοι κόκκοι ή κάποια πλανητοειδή αντικείμενα μέσα στο δίσκο. Οι κόκκοι με τη σειρά τους εξάσκησαν αντίρροπες δυνάμεις πάνω στα πλανητικά έμβρυα, οπότε η συνισταμένη των δυνάμεων στα περισσότερα έμβρυα μηδενίστηκε, και εκείνα τα πλανητικά έμβρυα έμειναν στη θέση τους.

Τα μοντέλα δείχνουν ότι κάπου 1,5 φορά την απόσταση Γης-Ήλιου, δημιουργήθηκε ένα χάσμα στον δίσκο, που σχημάτισε τους πλανήτες, οπότε το πλανητικά έμβρυο που μετακινήθηκε σιγά-σιγά εκεί πέρα (ο Άρης σήμερα) σταμάτησε να αυξάνει αφού δεν μπορούσε πλέον να αποκτήσει μεγαλύτερη μάζα, απλά γιατί δεν υπήρχε πια εκεί πέρα άλλο υλικό.

Αντίθετα, τα πλανητικά έμβρυα που βρίσκονταν πιο κοντά στον ήλιο, όπου δεν υπήρχε κενό, ήταν σε θέση να συγκεντρώσουν περισσότερη μάζα και έγιναν η Αφροδίτη και η Γη, προτείνουν οι επιστήμονες. Το μοντέλο δείχνει επίσης ότι ο Άρης θα έπρεπε να έχει μια σύνθεση και ατμόσφαιρα διαφορετική από τη Γη και την Αφροδίτη, διότι απέκτησε την περισσότερη μάζα του σε μια περιοχή μακρύτερα από ό,τι οι άλλοι γήινοι πλανήτες.

Μάλιστα ο Άρης θα πρέπει να έχει στείλει ένα μεγάλο μέρος του πλανητικού υλικού σε ένα τμήμα της ζώνης των αστεροειδών, που βρίσκεται μεταξύ Άρη και Δία, σημειώνει η ομάδα.

«Η πρότασή τους ότι ο Άρης έστειλε να αποικίσουν μικρούς πλανητοειδείς στην εσωτερική ζώνη των αστεροειδών φαίνεται εύλογη», λέει ο John Chambers του Ινστιτούτου Κάρνεγκι στην Ουάσιγκτον.

Το δεύτερο μοντέλο

Σε ένα διαφορετικό μοντέλο, ο Kevin Walsh του Νοτιοδυτικού Ερευνητικού Ινστιτούτου μαζί με άλλους ερευνητές εξηγούν το μικρό βάρος του Άρη από τη δράση του γίγαντα αέριου πλανήτη Δία. Σύμφωνα με αυτούς, ο Άρης είχε αρχικά άφθονο υλικό για να μεγαλώσει – έως ότου ο Δίας βρέθηκε στον δρόμο του στο εσωτερικό τμήμα του ηλιακού συστήματος, αφαιρώντας αέριο από τον δίσκο σπειροειδώς προς τον ήλιο. Ο Δίας τότε έφυγε πάλι προς το εξωτερικό ηλιακό σύστημα μόλις σχηματίστηκε ο κοντινότερος μεγάλος γείτονάς του, ο Κρόνος. Η βαρυτική επίδραση του Δία θα μπορούσε επίσης να εξηγήσει την προέλευση του κενού στον δίσκο που προτάθηκε από τους Minton και Levison.

Ο Walsh και οι συνεργάτες του σημειώνουν ότι το μοντέλο τους, με το οποίο ο Δίας πήγε προσωρινά στο εσωτερικό του ηλιακού συστήματος και στη συνέχεια μεταναστεύει στο εξωτερικό τμήμα πάλι, μπορεί επίσης να εξηγήσει γιατί διαφορετικά μέρη της ζώνης των αστεροειδών έχουν διαφορετικούς πληθυσμούς. Κάποιο υλικό στο εσωτερικό τμήμα της ζώνης θα είχε προέλθει από σώματα που διαμορφώθηκαν σε αποστάσεις όχι μεγαλύτερες από το 3-πλάσιο της απόστασης της Γης από τον Ήλιο, ενώ το υλικό στην εξωτερική ζώνη των αστεροειδών ήταν γεμάτο με σώματα που προέρχονται πέρα από τον Δία και τον Κρόνο.

“Το μοντέλο μας συνδέει την προέλευση του εσωτερικού ηλιακού συστήματος – εξηγώντας τόσο τη μάζα του Άρη και τις ιδιότητες της ζώνης των αστεροειδών – με μια ρεαλιστική εξέλιξη των γιγάντιων πλανητών”, σημειώνει η ομάδα. Το σενάριο αυτό διαφέρει σημαντικά από το «πρότυπο μοντέλο», στο οποίο ουσιαστικά όλα τα υλικά στο εσωτερικό του ηλιακού συστήματος σχηματίστηκε εκεί όπου βρίσκεται τώρα, προσθέτει η ομάδα. Η εργασία τους μπορεί επίσης να ρίξει φως στο πώς απέκτησε νερό η Γη.

Και τα δύο μοντέλα φαίνεται να βρίσκονται προς τη σωστή κατεύθυνση. Πρέπει δε να γνωρίζουμε όχι μόνο πώς φτιάχτηκε ο Άρης αλλά και τον σχηματισμό της Γης, της Σελήνης και της Αφροδίτης.