Mặt trăng và các điểm tối của nó. Tín dụng hình ảnh: NASA. Nhấn vào đây để phóng to.
Mọi người thuộc mọi nền văn hóa đều bị mê hoặc bởi những đốm đen tối trên Mặt trăng, dường như là hình của một con thỏ, ếch hoặc khuôn mặt của một chú hề. Với các nhiệm vụ của Apollo, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các tính năng này thực sự là các lưu vực tác động khổng lồ tràn ngập dung nham rắn chắc. Một điều ngạc nhiên là các lưu vực này hình thành tương đối muộn trong lịch sử của hệ mặt trời sơ khai - khoảng 700 triệu năm sau khi Trái đất và Mặt trăng hình thành. Nhiều nhà khoa học hiện tin rằng các lưu vực tác động mặt trăng này chứng kiến sự tăng đột biến về tốc độ bắn phá của các hành tinh - được gọi là vụ bắn phá nặng nề muộn (LHB). Tuy nhiên, nguyên nhân của một vụ bắn phá dữ dội như vậy được nhiều người coi là một trong những bí ẩn được bảo tồn tốt nhất trong lịch sử hệ mặt trời.
Trong một loạt ba bài báo được xuất bản trong tạp chí Nature tuần này, một nhóm các nhà khoa học hành tinh quốc tế, Rodney Gomes (Đài thiên văn quốc gia Brazil), Harold Levison (Viện nghiên cứu Tây Nam, Hoa Kỳ), Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C ? te Guyzur, Pháp) và Kleomenis Tsiganis (OCA và Đại học Thessaloniki, Hy Lạp) - đã kết hợp với nhau bởi một chương trình khách truy cập được tổ chức tại Observatoire de la C? te Duyzur ở Nice - đề xuất một mô hình không chỉ giải quyết một cách tự nhiên bí ẩn về nguồn gốc của LHB, nhưng cũng giải thích nhiều đặc điểm quan sát được của hệ hành tinh bên ngoài.
Mô hình mới này hình dung rằng bốn hành tinh khổng lồ, Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, được hình thành trong một cấu hình quỹ đạo rất nhỏ gọn, được bao quanh bởi một đĩa của các vật thể nhỏ làm từ băng và đá (được gọi là hành tinh đá). Mô phỏng số của nhóm Nice cho thấy một số hành tinh này từ từ bị rò rỉ ra khỏi đĩa do ảnh hưởng của lực hấp dẫn của các hành tinh. Các hành tinh phân tán những vật thể nhỏ hơn này khắp hệ mặt trời, đôi khi hướng ra ngoài và đôi khi hướng vào trong.
Tsiganis đã dạy chúng tôi, đối với mọi hành động đều có phản ứng bình đẳng và trái ngược nhau. Nếu một hành tinh ném một hành tinh ra khỏi hệ mặt trời, hành tinh đó sẽ di chuyển về phía Mặt trời, chỉ một chút xíu, bù lại. Mặt khác, nếu hành tinh phân tán hành tinh vào bên trong, hành tinh nhảy xa hơn một chút so với Mặt trời.
Mô phỏng số cho thấy, trung bình, Sao Mộc di chuyển vào trong trong khi các hành tinh khổng lồ khác di chuyển ra ngoài.
Ban đầu, đây là một quá trình rất chậm, phải mất hàng triệu năm để các hành tinh di chuyển một lượng nhỏ. Sau đó, theo mô hình mới này, sau 700 triệu năm, tình hình đột nhiên thay đổi. Vào thời điểm đó, Sao Thổ di cư qua điểm mà chu kỳ quỹ đạo của nó chính xác gấp đôi so với Sao Mộc. Cấu hình quỹ đạo đặc biệt này khiến quỹ đạo Sao Mộc và Sao Thổ đột nhiên trở nên có hình elip hơn.
Gọ Điều này khiến quỹ đạo của Thiên vương tinh và Hải vương tinh biến thành hạt dẻ, Gomes nói. Các quỹ đạo của chúng trở nên rất lập dị và chúng bắt đầu phân tán lực hấp dẫn lẫn nhau - và Saturn cũng vậy.
Nhóm Nice lập luận rằng sự tiến hóa này của quỹ đạo Uranus và Hải vương tinh đã gây ra LHB trên Mặt trăng. Mô phỏng máy tính của họ cho thấy những hành tinh này rất nhanh xuyên qua đĩa hành tinh, làm phân tán các vật thể trong toàn hệ thống hành tinh. Nhiều vật thể trong số này đã xâm nhập vào hệ mặt trời bên trong nơi chúng phá hủy Trái đất và Mặt trăng bằng các tác động. Ngoài ra, toàn bộ quá trình làm mất ổn định quỹ đạo của các tiểu hành tinh, sau đó cũng sẽ đóng góp cho LHB. Cuối cùng, các hiệu ứng hấp dẫn của đĩa hành tinh đã khiến Thiên vương tinh và Hải vương tinh tiến hóa trên quỹ đạo hiện tại của chúng.
Voi Nó rất thuyết phục, nói rằng Levison. Chúng tôi đã thực hiện vài chục mô phỏng của quá trình này, và theo thống kê, các hành tinh kết thúc trên quỹ đạo rất giống với những gì chúng ta thấy, với sự phân tách, độ lệch và độ nghiêng chính xác. Vì vậy, ngoài LHB, chúng ta cũng có thể giải thích quỹ đạo của các hành tinh khổng lồ. Không có mô hình nào khác từng hoàn thành một trong hai điều trước đây.
Tuy nhiên, có thêm một trở ngại để vượt qua. Hệ mặt trời hiện có một quần thể các tiểu hành tinh có cùng quỹ đạo giống như Sao Mộc, nhưng dẫn hoặc theo dõi hành tinh đó một khoảng cách góc khoảng 60 độ. Mô phỏng trên máy tính cho thấy các vật thể này, được gọi là các tiểu hành tinh Trojan Trojan, đã bị mất khi các hành tinh khổng lồ quỹ đạo của nó thay đổi.
Morbidelli, cho đến khi chúng tôi ngồi quanh hàng tháng trời vì lo lắng về vấn đề này, dường như làm mất hiệu lực mô hình của chúng tôi, ông Morbidelli nói, cho đến khi chúng tôi nhận ra rằng nếu một con chim có thể thoát khỏi một cái lồng mở, một con khác có thể đến và làm tổ trong đó.
Nhóm Nice phát hiện ra rằng một số vật thể đang thúc đẩy quá trình tiến hóa hành tinh và gây ra LHB cũng sẽ bị bắt vào quỹ đạo tiểu hành tinh Trojan. Trong các mô phỏng, các Trojans bị mắc kẹt hóa ra để tái tạo sự phân bố quỹ đạo của các Trojans được quan sát, cho đến nay vẫn chưa giải thích được. Tổng khối lượng dự đoán của các vật bị mắc kẹt cũng phù hợp với dân số quan sát được.
Tổng cộng, mô hình mới của nhóm Nice, giải thích một cách tự nhiên quỹ đạo của các hành tinh khổng lồ, các tiểu hành tinh Trojan và LHB về độ chính xác chưa từng có. Mô hình của chúng tôi giải thích rất nhiều điều mà chúng tôi tin rằng về cơ bản nó phải chính xác, Mordibelli nói. Cấu trúc của hệ mặt trời bên ngoài cho thấy các hành tinh có thể đã trải qua một sự rung chuyển tốt sau khi quá trình hình thành hành tinh kết thúc.
Nguồn gốc: Bản tin SWRI
