Mars adalah planet kecil. Padahal, bagi para ilmuwan yang melakukan pemodelan tata surya, planet ini adalah terlalu kecil. "Setiap orang yang melakukan simulasi tentang bagaimana Anda membentuk planet terestrial selalu berakhir dengan Mars yang 5-10 kali lebih besar daripada di kehidupan nyata." Minton telah bekerja bersama kolega Dr. Hal Levison untuk membuat simulasi baru yang menjelaskan ukuran kecil Mars dengan memasukkan efek dari apa yang dikenal sebagai migrasi yang digerakkan oleh planetesimal, dan di samping itu, benda-benda kecil yang oleh Minton disebut “Marstinis” dapat menggerakkan atau mengguncang ide-ide kami tentang tata surya awal dan Pengeboman Berat Akhir.
Para ilmuwan planet sepakat bahwa planet-planet terestrial terbentuk dengan sangat cepat dalam 50-100 juta tahun pertama sejarah tata surya dan Bulan kita terbentuk dari dampak antara objek seukuran Mars dan proto-Bumi di beberapa titik pada waktu itu. Jauh kemudian adalah Late Heavy Bombardment, periode waktu di mana sejumlah besar kawah tumbukan terbentuk di Bulan dalam rentang waktu hanya tujuh puluh juta tahun - dan dengan kesimpulan Bumi, Merkurius, Venus, dan Mars kemungkinan juga dihantam.
Sebagian besar teori pembentukan planet tidak dapat menjelaskan periode pemboman yang intens ini sangat terlambat dalam sejarah tata surya, tetapi Levison adalah bagian dari sebuah tim yang pada tahun 2005 mengusulkan Model Bagus, yang menyarankan bagaimana Pemboman Berat Akhir dipicu ketika planet-planet raksasa dipicu - yang terbentuk dalam konfigurasi yang lebih kompak - dengan cepat bermigrasi satu sama lain (dan pemisahan orbitalnya meningkat), dan cakram "planetesimal" kecil yang terletak di luar orbit planet-planet menjadi tidak stabil, menyebabkan pengiriman besar-besaran secara tiba-tiba dari semua ini. planetesimal - asteroid dan komet - ke tata surya bagian dalam.
Tetapi, menurut model, planetesimal kemungkinan juga menyebabkan migrasi planet-planet juga. Planet-planet terbentuk dari piringan raksasa berisi gas, debu, puing-puing berbatu, dan es yang mengelilingi Matahari awal. Puing-puing bergabung untuk membentuk objek berukuran planet yang lebih besar, dan simulasi menunjukkan bahwa objek berukuran planet yang lebih besar yang tertanam dalam disk benda yang lebih kecil akan bermigrasi sebagai hasil dari momentum sudut dan konservasi energi ketika planet-planet menyebarkan planetesimal yang mereka temui.
"Gangguan dari benda-benda kecil berbatu atau es yang mengelilingi objek yang lebih besar dapat menyebabkan objek yang lebih besar 'bergeser' di sepanjang disk," kata Minton kepada Space Magazine. “Setiap kali planetesimal kecil ini bertemu dengan objek yang lebih besar, mereka sebenarnya menyebabkan sedikit dorongan pada posisi objek yang lebih besar. Ternyata jika Anda menghitung matematika, jika ada sedikit ketidakseimbangan dengan jumlah objek yang bertemu di sisi matahari versus bertemu di sisi anti-matahari, Anda benar-benar dapat menyebabkan gerakan bersih dari tubuh besar, dan itu sebenarnya terjadi cukup cepat. "
Minton dan Levison telah menerapkan fisika yang sama dari migrasi yang didorong oleh planetesimal pada pembentukan planet terestrial.
"Dalam kasus Mars, bayangkan embrio planet ini terletak di zona Bumi-Venus," kata Minton. "Lalu, Anda memiliki satu embrio kecil yang tumbuh menjadi seukuran Mars, dan itu akan mulai bermigrasi karena migrasi yang didorong oleh planetesimal, dan ia bergerak menjauh dari yang lainnya. Jadi ia telah meninggalkan paket, dan ketika bergerak melalui disk, ia akan terdampar dari tempat semua tindakan terjadi. "
Jadi pertumbuhan Mars terhenti pada ukuran saat ini karena bermigrasi jauh dari bahan pembangun planet.
Minton mengatakan simulasi mereka tentang pekerjaan ini dengan sangat baik.
"Kami telah melakukan banyak perhitungan dan migrasi sangat cepat," katanya, "dan Mars dapat bermigrasi melalui disk sebelum planet berukuran Mars lainnya dapat terbentuk. Dalam tata surya awal di mana Anda memiliki Mars yang terdampar di tepi cakram pada 1,5 AU, yang merupakan tempatnya sekarang dan semua tindakan lain yang terjadi di zona Bumi-Venus, maka Bumi dan Venus dapat tumbuh ke ukuran mereka sekarang, di mana mereka berdua kira-kira ukuran dan massa yang sama dan Mars terdampar sendiri. "
Dan dengan Mars ada twist Marstinis, yang dapat menawarkan penjelasan alternatif untuk Late Heavy Bombardment.
Mars yang bermigrasi bisa mengambil planetesimal dalam resonansinya, di mana dua atau lebih benda yang mengorbit saling mempengaruhi gravitasi.
"Sama sekali tidak jelas mengapa itu terjadi," kata Minton, "tetapi hal yang sama diperkirakan terjadi di tata surya luar yang memberi Pluto orbitnya. Kami pikir Pluto benar-benar diangkat dalam resonansi 3: 2 dengan Neptunus ketika Neptunus bermigrasi, dan itulah sebabnya Pluto dan "Plutinos" lainnya hidup dalam resonansi ini dengan Neptunus. "
Plutinos adalah objek Sabuk Kuiper lainnya di dekat Pluto. Resonansi itu berarti Pluto dan Plutinos mengelilingi Matahari tiga kali untuk setiap 2 kali Neptunus melakukannya. Ada juga Two-tinos, yang terperangkap dalam resonansi 1: 2 dengan Neptunus - dan ditemukan di tepi luar sabuk Kuiper. Simulasi baru menunjukkan bahwa garis-garis resonansi ini hampir seperti bajak salju, dan ketika Neptunus bermigrasi keluar mengambil semua tubuh es kecil ini, Pluto dan Plutinos.
Ini juga bisa terjadi pada Mars, dan ketika Mars bermigrasi melalui disk, ia juga akan mengambil benda-benda kecil.
"Aku memutuskan untuk memanggil Marstini ini, untuk tetap menggunakan tema Plutino dan Two-tino," kata Minton sambil tersenyum. "Saya tidak tahu apakah itu akan tetap atau tidak."
Tetapi hal yang menarik tentang Marstinis, kata Minton, adalah resonansi 3: 2 dengan Mars sebenarnya adalah zona yang sangat tidak stabil.
"Sebenarnya ada resonansi di sana dengan Saturnus yang hanya ada pada saat Pengeboman Berat Akhir," katanya, "jadi sebelum itu, Saturnus - kami pikir - berada di posisi yang berbeda, sehingga resonansi khusus ini berada di posisi yang berbeda . Jadi, hanya setelah planet raksasa bermigrasi ke lokasi mereka saat ini, lokasi resonansi ini menjadi tidak stabil. Jadi kami berpikir bahwa Marstini ini akan stabil dan dalam periode interim antara akhir pembentukan planet dan Late Heavy Bombardment, tiba-tiba kawasan ini menjadi tidak stabil ketika planet-planet bergeser posisi ke lokasi mereka saat ini. "
Jadi bisakah Marstini bertanggung jawab atas Pemboman Berat Akhir?
"Marstini ini didorong keluar dari planet ini membentuk daerah ke sabuk asteroid," kata Minton, "lalu tiba-tiba planet-planet bermigrasi dan seluruh wilayah ini menjadi tidak stabil sehingga mereka semua bisa saja pergi ke tata surya bagian dalam dan akhirnya menabrak Bulan. "
Ada beberapa argumen lain, di mana Marstinis cocok dengan profil apa yang menghantam Bulan selama Pengeboman Berat Akhir.
"Kami memiliki alasan untuk berpikir bahwa benda-benda yang menghantam Bulan selama Pengeboman Berat Akhir itu seperti asteroid tetapi tidak persis seperti asteroid yang kita miliki sekarang," kata Minton. "Jadi, ada beberapa argumen kimia yang dapat Anda buat, juga Anda dapat membuat beberapa argumen dari probabilitas dampak yang mungkin belum cukup banyak di sabuk asteroid untuk memasok semua asteroid dan dampak yang kita lihat di Bulan."
Tetapi ada isu-isu luar biasa lainnya seperti berapa lama Late Bombardment berlangsung, ketika dimulai, apakah komet pernah penting dalam sejarah bombardir Bulan atau apakah itu semua asteroid? Minton mengatakan eksplorasi lebih lanjut tentang Bulan akan menjawab banyak pertanyaan ini.
"Ini semua adalah hal yang kita benar-benar harus pergi ke Bulan untuk mencari tahu dan hampir tidak ada tempat lain untuk melakukannya. Ini benar-benar adalah salah satu tempat terbaik untuk memahami semua sejarah tata surya.
Minton akan mempresentasikan temuannya di Lunar and Planetary Science Conference yang akan datang pada bulan Maret 2011.
Anda dapat mendengarkan wawancara yang saya lakukan dengan Minton tentang migrasi yang digerakkan oleh planetesimal untuk podcast NASA Lunar Science Institute (juga tersedia di 365 Days of Astronomy.)
