Cuando nació el sistema solar, las órbitas de los planetas gigantes pueden haber protagonizado un "accidente automovilístico"


Cuando nació el sistema solar, las órbitas de los planetas gigantes pueden haber protagonizado un "accidente automovilístico"

Informe de Mysterious Earth uux.cn Según la Red de Ciencia y Tecnología de China: al comienzo del nacimiento del sistema solar, la nube molecular de gas en el espacio interestelar colapsó, la parte central formó el sol y el material residual giraba alrededor de la estrella para formar un disco protoplanetario plano. Este período también conocido como el período del disco de gas del sistema solar, los planetas crecieron dentro del disco planetario, interactuando con el gas en el disco, y sus órbitas se redondearon gradualmente y migraron hacia adentro.

Los científicos intentan explorar el proceso de crecimiento del sistema solar estudiando los cambios dinámicos de Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano. El 28 de abril, el reportero supo de la Universidad de Zhejiang que Liu Beibei, investigador de la Escuela de Física de la y la Universidad Raymond de Burdeos, Francia El profesor Jacobson y el profesor Jacobson de la Universidad Estatal de Michigan propusieron conjuntamente un nuevo modelo para la evolución de las órbitas de los planetas gigantes en el sistema solar. Señalaron que en los primeros días del sistema solar, el disco protoplanetario se sometió a la fotoevaporación solar y el gas del disco se disipó desde el interior hacia el exterior. La remodelación de las órbitas planetarias provocó inestabilidad dinámica. Una investigación relacionada se publicó recientemente en "Nature".

¿Cuándo ocurre la inestabilidad dinámica orbital de los planetas gigantes?

La evolución de las órbitas de los planetas gigantes tiene un profundo impacto en la evolución de otros planetas, satélites y pequeños cuerpos celestes, incluida la Tierra, el origen de la vida en la Tierra y sus características habitables.

La comunidad académica cree que durante el período del disco de gas, los cuatro planetas gigantes del sistema solar, como Saturno, Júpiter, Urano y Neptuno, entraron en el estado de resonancia orbital a través de la migración, es decir, los períodos orbitales de los planetas adyacentes eran proporciones enteras. Hoy, las órbitas de los cuatro planetas gigantes La distribución es más abierta, los planetas gigantes también han estado fuera del estado de resonancia original, y las órbitas de los planetas gigantes pueden haber sufrido cambios dinámicos.

“Imagine un viaducto donde los vehículos circulan normalmente. Si un vehículo choca con su parte trasera, se interrumpirá todo el orden de tránsito”. Liu Beibei dijo que describir la evolución de los planetas gigantes en el sistema solar es actualmente el más popular. el modelo de Niza.

El modelo de Niza cree que la inestabilidad orbital ocurre cientos de millones de años después del nacimiento del sistema solar, cuando el gas en el disco protoplanetario se disipa y el planeta gigante interactúa con el disco planetesimal exterior compuesto por planetesimales con un diámetro de varios kilómetros a cientos de kilómetros constantemente. El intercambio de energía orbital eventualmente libera al planeta de la resonancia e induce inestabilidad dinámica. Debido a que el intercambio de energía en este proceso es muy lento, la inestabilidad orbital pertenece a la "inestabilidad tardía" cientos de millones de años después del nacimiento del sistema solar.

El equipo de Liu Beibei propuso que estudios previos han ignorado el proceso de disipación del disco de gas en el que el planeta está sujeto a la fuerza inversa del gas. La disipación del disco de gas puede usarse para explicar la evolución de la órbita del planeta, que es factor no considerado por el modelo de Niza.

“En la última etapa de la evolución del disco de gas, los fotones de alta energía de la radiación solar golpearon directamente el disco planetario, y la fuerte presión de luz formada primero sopló el gas cerca del sol, y apareció una estructura hueca dentro del disco planetario. La presión de luz subsiguiente se disipó gradualmente desde el interior hacia el exterior. Con el gas restante en el disco, la masa del disco planetario disminuye junto con la expansión del límite interno del disco. Este proceso se llama foto -evaporación del disco planetario". Liu Beibei dijo, en este momento, el sol es como un secador de pelo gigante, constantemente "soplando" "Toma el gas en la sartén".

El equipo de Liu Beibei encontró a través de cálculos teóricos que debido a la rápida disipación de gas en el límite interior, el planeta está sujeto a una fuerza de gas hacia el exterior allí, que es completamente diferente de la fuerza hacia el interior experimentada por el planeta en otras posiciones en el Cuando el límite interno del disco de gas se expande hacia afuera por fotoevaporación, los planetas que originalmente migraron hacia adentro cambian su dirección de movimiento y se mueven hacia afuera junto con el límite interno. Debido a las diferentes masas de los planetas gigantes, sus velocidades de migración hacia afuera también son diferentes, rompiendo así el estado de resonancia de sus órbitas originales e induciendo inestabilidad cinética.

Otros cuerpos celestes en el sistema solar han dejado evidencia

El documento propone que la dinámica de las órbitas de los primeros planetas gigantes era inestable, lo que provocó que los primeros cuatro planetas gigantes y otro gigante de hielo experimentaran grandes cambios orbitales cuando se disipó el disco de gas. Expulsando el sistema solar y llegando al final distribución orbital de los cuatro planetas gigantes estables. Esto es consistente con las observaciones actuales.

“La investigación del equipo muestra que la inestabilidad cinética provocada por este proceso se produce entre unos 5 y 10 millones de años después del nacimiento del sistema solar, tras la disipación del disco de gas. A diferencia del modelo de Niza, los planetas gigantes de nuestro modelo La inestabilidad orbital ocurre antes", dijo Liu Beibei.

“Podemos encontrar nueva evidencia de la edad de los cráteres lunares”. Liu Beibei introdujo que la inestabilidad dinámica de los planetas gigantes romperá la calma original del sistema solar, y sus fuertes perturbaciones gravitacionales obligan a los pequeños cuerpos celestes circundantes a moverse continuamente. colisionan con otros planetas y lunas, y dejan cráteres en la superficie de las estrellas. Los cráteres lunares tienen una amplia distribución de edad, y los eventos de impacto de asteroides decaen naturalmente con el tiempo, lo que también es consistente con los estudios anteriores del modelo de inestabilidad del equipo.

Además, las órbitas de los planetas terrestres también respaldan el modelo del equipo de Liu Beibei. Según las observaciones, la Tierra original se formó en la etapa del disco protoplanetario y finalmente creció entre 30 y 100 millones de años después del nacimiento del sistema solar. Si se produce inestabilidad en la Tierra Antes de que se formara por completo, la turbulencia orbital del planeta gigante tenía la probabilidad de desencadenar un gran evento de colisión, lo que provocó que la Tierra original colisionara con un cuerpo celeste del tamaño de Marte, formando gradualmente la Tierra actual. sistema lunar.

“Como lo esperaba el modelo de Niza, la inestabilidad ocurrió después de la formación de la tierra, y la tierra no pudo convertirse en la tierra que es hoy”. Liu Beibei cree que la inestabilidad dinámica temprana está más en línea con los registros de otros cuerpos celestes en el sistema solar sobre el tiempo de impacto de los asteroides El nuevo modelo también puede explicar mejor la configuración orbital y de masa de los planetas terrestres formados posteriormente, que son ventajas sobre los modelos tradicionales.

“Es probable que este modelo sea un componente faltante en la teoría de la evolución del sistema solar. El artículo es novedoso y de gran importancia”. El crítico de la revista Nature comentó sobre el estudio. Liu Beibei dijo que el equipo explorará más a fondo los gigantes planetas en el futuro Cuestiones como la influencia de la evolución orbital en la formación de la tierra y el origen de su agua Título original: La órbita de los planetas gigantes puede haber protagonizado un "accidente de coche" antes de la formación de la tierra




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