Bulan dan bintik-bintik gelapnya. Kredit gambar: NASA. Klik untuk memperbesar.
Orang-orang dari setiap budaya telah terpesona oleh "bintik-bintik" gelap di Bulan, yang tampaknya membentuk sosok kelinci, katak atau wajah badut. Dengan misi Apollo, para ilmuwan menemukan bahwa fitur-fitur ini sebenarnya adalah cekungan besar yang dibanjiri dengan lava yang sekarang dipadatkan. Satu kejutan adalah bahwa cekungan ini terbentuk relatif terlambat dalam sejarah tata surya awal - sekitar 700 juta tahun setelah pembentukan Bumi dan Bulan. Banyak ilmuwan sekarang percaya bahwa cekungan bulan ini menjadi saksi lonjakan besar dalam tingkat pemboman planet - disebut pemboman berat akhir (LHB). Namun, penyebab pemboman hebat semacam itu dianggap oleh banyak orang sebagai salah satu misteri terbaik dalam sejarah tata surya.
Dalam serangkaian tiga makalah yang diterbitkan dalam jurnal Nature edisi minggu ini, tim ilmuwan planet internasional, Rodney Gomes (Observatorium Nasional Brasil), Harold Levison (Lembaga Penelitian Barat Daya, Amerika Serikat), Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C ? te d'Azur, Prancis) dan Kleomenis Tsiganis (OCA dan Universitas Thessaloniki, Yunani) - disatukan oleh program pengunjung yang diselenggarakan di Observatoire de la C? te d'Azur di Nice - mengusulkan model yang tidak hanya memecahkan secara alami misteri asal usul LHB, tetapi juga menjelaskan banyak karakteristik yang diamati dari sistem planet luar.
Model baru ini membayangkan bahwa empat planet raksasa, Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus, terbentuk dalam konfigurasi orbital yang sangat kompak, yang dikelilingi oleh piringan benda-benda kecil yang terbuat dari es dan batu (dikenal sebagai "planetesimal"). Simulasi numerik oleh tim Nice menunjukkan bahwa beberapa planetesimal ini perlahan keluar dari cakram karena efek gravitasi dari planet-planet. Planet-planet menyebarkan benda-benda kecil ini ke seluruh tata surya, kadang-kadang ke luar dan kadang-kadang ke dalam.
"Seperti yang diajarkan Isaac Newton kepada kita, untuk setiap tindakan ada reaksi yang sama dan berlawanan," kata Tsiganis. "Jika sebuah planet melempar planetesimal keluar dari tata surya, planet itu bergerak menuju Matahari, sedikit saja, sebagai kompensasi. Jika, di sisi lain, planet ini menabrak planetesimal ke dalam, planet ini melompat sedikit lebih jauh dari Matahari. "
Simulasi numerik menunjukkan bahwa, rata-rata, Jupiter bergerak ke dalam sementara planet raksasa lainnya bergerak ke luar.
Awalnya, ini adalah proses yang sangat lambat, membutuhkan jutaan tahun bagi planet-planet untuk memindahkan sejumlah kecil. Kemudian, menurut model baru ini, setelah 700 juta tahun, situasinya tiba-tiba berubah. Pada saat itu, Saturnus bermigrasi melalui titik di mana periode orbitnya persis dua kali lipat dari periode Jupiter. Konfigurasi orbital khusus ini menyebabkan orbit Jupiter dan Saturnus tiba-tiba menjadi lebih elips.
"Ini menyebabkan orbit Uranus dan Neptunus menjadi gila," kata Gomes. "Orbit mereka menjadi sangat eksentrik dan mereka mulai saling berhamburan secara gravitasi - dan Saturnus juga."
Tim Nice berpendapat bahwa evolusi orbit Uranus dan Neptunus ini menyebabkan LHB di Bulan. Simulasi komputer mereka menunjukkan bahwa planet-planet ini sangat cepat menembus cakram planetesimal, menyebarkan benda-benda ke seluruh sistem planet. Banyak dari benda-benda ini memasuki tata surya bagian dalam di mana mereka membumbui Bumi dan Bulan dengan dampak. Selain itu, seluruh proses mengacaukan orbit asteroid, yang kemudian juga akan berkontribusi pada LHB. Akhirnya, efek gravitasi dari cakram planetesimal menyebabkan Uranus dan Neptunus berevolusi ke orbitnya saat ini.
"Ini sangat meyakinkan," kata Levison. “Kami telah membuat beberapa lusin simulasi dari proses ini, dan secara statistik planet-planet berakhir pada orbit yang sangat mirip dengan yang kita lihat, dengan pemisahan, eksentrisitas, dan kecenderungan yang benar. Jadi, selain LHB, kita juga bisa menjelaskan orbit planet-planet raksasa. Tidak ada model lain yang pernah melakukan hal itu sebelumnya. ”
Namun, ada satu lagi rintangan yang harus diatasi. Tata surya saat ini mengandung populasi asteroid yang mengikuti orbit yang pada dasarnya sama dengan Jupiter, tetapi memimpin atau menelusuri planet itu dengan jarak sudut sekitar 60 derajat. Simulasi komputer menunjukkan bahwa benda-benda ini, yang dikenal sebagai "asteroid Trojan," akan hilang ketika orbit planet-planet raksasa berubah.
"Kami duduk selama berbulan-bulan mengkhawatirkan masalah ini, yang tampaknya membuat model kami tidak berlaku," kata Morbidelli, "sampai kami menyadari bahwa jika seekor burung dapat melarikan diri dari kandang terbuka, yang lain dapat datang dan bersarang di dalamnya."
Tim Nice menemukan bahwa beberapa objek yang mendorong evolusi planet, dan yang menyebabkan LHB, juga akan ditangkap dalam orbit asteroid Trojan. Dalam simulasi, Trojans yang terjebak ternyata mereproduksi distribusi orbital dari Trojans yang diamati, yang tidak dapat dijelaskan hingga sekarang. Total perkiraan massa benda yang terperangkap juga konsisten dengan populasi yang diamati.
Secara total, model baru tim Nice secara alami menjelaskan orbit planet-planet raksasa, asteroid Trojan, dan LHB hingga keakuratan yang belum pernah terjadi sebelumnya. “Model kami menjelaskan banyak hal yang kami percaya pada dasarnya harus benar,” kata Mordibelli. "Struktur tata surya luar menunjukkan bahwa planet-planet mungkin mengalami goncangan dengan baik setelah proses pembentukan planet berakhir."
Sumber Asli: Siaran Berita SWRI
