Гипотеза большого оверштага
Гипотеза большого оверштага (от англ. Grand Tack hypothesis) — гипотеза, согласно которой, Юпитер сформировался на расстоянии 3,5 а.е от Солнца, затем мигрировал до расстояния в 1,5 а.е, пока не попал в орбитальный резонанс с Сатурном, после чего мигрировал до своей современной орбиты (5 а.е). Название происходит от термина оверштаг, когда лодка, направляя нос против ветра, поворачивается в обратном направлении[1].
Мигрируя к Солнцу, Юпитер разрушает пояс астероидов, а также область, где сейчас находится Марс, что объясняет его небольшой размер[2]. Пояс астероидов был разрушен ещё раз, но уже при миграции обратно, что объясняет его существование в нынешнем виде[3]. При миграции некоторые планетезималии могли столкнуться с Солнцем и быть уничтоженными[4].
Описание
После того, как Юпитер очистил вокруг своей орбиты весь материал, он совершил миграцию II типа. Не будь Юпитер остановленным, он находился бы близко к Солнцу, став «горячим юпитером», что происходит у многих экзопланет[5]. Однако, вместе с ним мигрировал и Сатурн, совершивший миграцию I типа. В результате между планетами возник орбитальный резонанс 2:3, а в газопылевом диске сформировался разрыв. Сатурн частично очистил свою часть разрыва, в результате воздействие диска на Юпитер снизилось[6]. Началась обратная миграция. Процесс «оверштага» был завершён, когда Юпитер достиг своей нынешней орбиты.[7]
Что объясняет гипотеза
Данная гипотеза объясняет несколько феноменов в Солнечной системе, хотя были предложены и альтернативные объяснения.
Размер Марса
Согласно симуляциям, Марс должен был иметь массу от 0,5 до 1 земной массы, но его масса составляет лишь 0,107 земных. Миграция Юпитера объясняет эту проблему: в результате «оверштага» газопылевой диск смещается до расстояния около 1 а.е от Солнца и в результате в той области формируются Земля и Венера[8][9][10]. На расстоянии 2 а.е от Солнца материала для формирования планет остаётся немного[11], и из этого материала сформировался Марс[12]. Близко к Солнцу материала также остаётся немного, и из него формируется Меркурий[13].
Существование пояса астероидов
Юпитер и Сатурн во время миграции смещают большинство астероидов с их начальных орбит, оставляя после себя возбужденный остаток, существовавший как внутри, так и за пределами первоначального местоположения Юпитера. До миграции Юпитера окружающие области содержали астероиды, состав которых менялся в зависимости от их расстояния от Солнца[14]. Ближе к Солнцу преобладали каменистые астероиды, а во внешней области за «линией холода» — более примитивные и ледяные астероиды[15]. По мере того как Юпитер и Сатурн мигрируют внутрь, около 15% внутренних астероидов рассеиваются за орбиту Сатурна[2]. Позже, когда Юпитер и Сатурн начали мигрировать обратно, около 0,5% примитивных астероидов рассеиваются на орбиты во внешнем поясе астероидов[7]. В результате входа в гравитационное поле Юпитера и Сатурна многие из астероидов теперь имеют большие эксцентриситеты и наклоны орбит. Некоторые из ледяных астероидов остались на орбитах, где позже сформировались планеты земной группы. Это позволило при столкновении доставлять на планеты воду[16][17] .
Примечания
- ↑ Zubritsky, Elizabeth Jupiter's Youthful Travels Redefined Solar System. NASA. Дата обращения: 4 ноября 2015. Архивировано 1 марта 2017 года.
- ↑ 2,0 2,1 Beatty, Kelly Our "New, Improved" Solar System. Sky & Telescope (16 October 2010). Дата обращения: 4 ноября 2015. Архивировано 9 июля 2019 года.
- ↑ Sanders, Ray How Did Jupiter Shape Our Solar System?. Universe Today (23 August 2011). Дата обращения: 4 ноября 2015. Архивировано 14 июля 2019 года.
- ↑ Choi, Charles Q. Jupiter's 'Smashing' Migration May Explain Our Oddball Solar System. Space.com (23 March 2015). Дата обращения: 4 ноября 2015. Архивировано 2 октября 2019 года.
- ↑ Fesenmaier, Kimm New research suggests Solar system may have once harbored super-Earths. Caltech (23 March 2015). Дата обращения: 5 ноября 2015. Архивировано 10 февраля 2019 года.
- ↑ New research suggests solar system may have once harbored super-Earths. Astrobiology. Дата обращения: 5 ноября 2015. Архивировано 4 марта 2016 года.
- ↑ 7,0 7,1 (2011) «A low mass for Mars from Jupiter's early gas-driven migration». Nature 475 (7355): 206–209. arXiv:1201.5177. doi:10.1038/nature10201. PMID 21642961. .
- ↑ (2014) «Lunar and terrestrial planet formation in the Grand Tack scenario». Phil. Trans. R. Soc. A 372 (2024). arXiv:1406.2697. doi:10.1098/rsta.2013.0174. PMID 25114304. .
- ↑ Lichtenberg, Tim Ripping apart asteroids to account for Earth's strangeness. Astrobites (2 November 2015). Дата обращения: 6 ноября 2015. Архивировано 5 ноября 2015 года.
- ↑ (2015) «Compositional evolution during rocky protoplanet accretion». The Astrophysical Journal 813 (1). arXiv:1509.07504. doi:10.1088/0004-637X/813/1/72. .
- ↑ Walsh, Kevin The Grand Tack. Southwest Research Institute. Дата обращения: 6 ноября 2015. Архивировано 13 февраля 2019 года.
- ↑ (2009) «Building the terrestrial planets: Constrained accretion in the inner Solar System». Icarus 203 (2): 644–662. arXiv:0905.3750. doi:10.1016/j.icarus.2009.05.016. .
- ↑ Hansen, Brad M.S. (2009). «Formation of the Terrestrial planets from a narrow annulus». The Astrophysical Journal 703 (1): 1131–1140. arXiv:0908.0743. doi:10.1088/0004-637X/703/1/1131. .
- ↑ Davidsson, Dr. Björn J. R. Mysteries of the asteroid belt. The History of the Solar System. Дата обращения: 7 ноября 2015. Архивировано 11 июня 2019 года.
- ↑ Raymond, Sean The Grand Tack. PlanetPlanet (2 August 2013). Дата обращения: 7 ноября 2015. Архивировано 29 июня 2019 года.
- ↑ (2014) «Water delivery and giant impacts in the 'Grand Tack' scenario». Icarus 239: 74–84. arXiv:1407.3290. doi:10.1016/j.icarus.2014.05.009. .
- ↑ (2016) «Effects of Dynamical Evolution of Giant Planets on the Delivery of Atmophile Elements during Terrestrial Planet Formation». The Astrophysical Journal 818 (1). arXiv:1512.08182. doi:10.3847/0004-637X/818/1/15. .