الفلك

كيف تشرح فرضية Grand Tack كيف تشكل كوكب المشتري داخل خط الصقيع؟

كيف تشرح فرضية Grand Tack كيف تشكل كوكب المشتري داخل خط الصقيع؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تنص فرضية Grand Tack على أن كوكب المشتري تشكل عند حوالي 3.5 وحدة فلكية من الشمس ، ثم تفاعل مع جزء كبير من الأجسام في النظام الشمسي قبل الاستقرار في مداره الحالي.

ومع ذلك ، كما وجدت من البحث عن إجابة لهذا السؤال ، فإن الكواكب العملاقة تتشكل عمومًا خارج خط الصقيع - في الواقع ، هذا يفسر سبب انقطاع الكواكب العملاقة عن الكواكب الأرضية.

كيف تتغلب فرضية Grand Tack على هذا؟


تحجيم مباشر لصفحة الويكي لخط الصقيع:

في علم الفلك أو علم الكواكب ، خط الصقيع ، المعروف أيضًا باسم خط الثلج أو خط الجليد ، هو المسافة المحددة في السديم الشمسي من النجم الأولي المركزي حيث يكون باردًا بدرجة كافية للمركبات المتطايرة مثل الماء والأمونيا والميثان وثاني أكسيد الكربون ، أول أكسيد الكربون ليتكثف في حبيبات جليدية صلبة. تعتمد درجة حرارة التكثيف هذه على المادة المتطايرة والضغط الجزئي للبخار في سديم النجم الأولي. تعتمد درجة الحرارة والمسافة الفعلية لخط الثلج من جليد الماء على النموذج المادي المستخدم لحسابه:

  • 170 ك عند 2.7 AU (Hayashi، 1981)
  • 143 كلفن عند 3.2 AU إلى 150 كلفن عند 3 AU (Podolak and Zucker، 2010)
  • 3.1 AU (Martin and Livio ، 2012)

في بعض الأحيان ، يستخدم مصطلح خط الثلج أيضًا لتمثيل المسافة الحالية التي يمكن أن يكون فيها الجليد المائي مستقرًا (حتى تحت أشعة الشمس المباشرة). تختلف مسافة خط الثلج الحالية عن مسافة خط الثلج أثناء تكوين النظام الشمسي ، وتساوي تقريبًا 5 AU. سبب الاختلاف هو أنه أثناء تكوين النظام الشمسي ، كان السديم الشمسي عبارة عن سحابة معتمة حيث كانت درجة الحرارة أقل بالقرب من الشمس ، [بحاجة لمصدر] وكانت الشمس نفسها أقل نشاطًا. بعد التكوين ، دُفن الجليد بسبب الغبار المتساقط وبقي مستقرًا على بعد أمتار قليلة من السطح. إذا تعرض الجليد في حدود 5 وحدات فلكية ، على سبيل المثال بواسطة فوهة البركان ، ثم يتسامى على فترات زمنية قصيرة. ومع ذلك ، يمكن أن يظل الجليد خارج ضوء الشمس المباشر مستقرًا على سطح الكويكبات (والقمر) إذا كان موجودًا في فوهات مظللة بشكل دائم ، حيث قد تظل درجة الحرارة منخفضة جدًا على مدى عمر النظام الشمسي (على سبيل المثال 30-40 كلفن على سطح الأرض). القمر).

تشير ملاحظات حزام الكويكبات ، الواقع بين المريخ والمشتري ، إلى أن خط الثلج المائي أثناء تكوين النظام الشمسي كان يقع داخل هذه المنطقة. الكويكبات الخارجية هي أجسام جليدية من الفئة C (على سبيل المثال Abe et al.200 ؛ Morbidelli et al.200) بينما حزام الكويكبات الداخلي خالي إلى حد كبير من الماء. هذا يعني أنه عند حدوث تشكل كوكب الأرض ، كان خط الثلج يقع عند حوالي $ R_ {snow} = 2.7 $ AU من الشمس.

لذلك في جميع النماذج الثلاثة المدرجة ، بالإضافة إلى خط الثلج المستنتج من خصائص الكويكب ، يبدو أن مسافة البدء 3.5 AU لكوكب المشتري في فرضية Grand Tack تظل مريحة خلف خط الثلج (للمياه ، على الأقل ، وهو لا تزال ميزة على الكواكب الداخلية).

نظرًا لأنه سقط في نهاية المطاف داخل خط الثلج لفترة من الوقت ، يتوقع المرء أن أي جليد مكشوف يتصاعد بسرعة. أعتقد أنه تم تعويض ذلك عن طريق تراكم الكواكب الصخرية الصخرية الموجودة في الأجزاء الداخلية من النظام الشمسي ، والتي يمكن أن تحمي بعد ذلك الجليد المتبقي.


يقدم هذا الموقع تفاصيل جيدة للبنية الأساسية لفرضية Grand Tack. توجد المعلومات الأكثر قابلية للفهم في الجزء السفلي ، في شكل ملف AVI يصمم أول بضعة ملايين من السنين من النظام الشمسي. الإجابة المختصرة على سؤالك هي "من المفترض أن يكون المشتري قد شكل بالفعل بعض النواة الأساسية في بداية الفرضية ، ثم يتحرك حول تراكم الأشياء وتشتتها عبر النظام الشمسي الداخلي ، حتى يعود إلى النظام الشمسي الخارجي لإنهاء النمو". تحدث الهجرة الداخلية الأولية بسبب التفاعلات مع القرص الغازي السميك نسبيًا (معظمه لن يصبح أبدًا جزءًا من أي كوكب) ، مما يؤدي إلى سحب الكواكب / الكواكب الصغيرة ويؤدي إلى فقدها للسرعة والسقوط إلى الداخل.

لكن الفيديو رائع جدًا ، لذا سأقوم بربطه وأتحدث عنه لمجرد حد ذاته.

احصل على الفيديو ، كما أنتج في ورقة Walsh et. آل. ، 2011

قد تجد أنه من الأفضل تشغيل هذا بنصف السرعة أو أبطأ لترى ما يحدث حقًا.

إليك كيف تبدأ.

المدارات السوداء الصلبة هي المدارات الغازية العملاقة ، حيث يكون المشتري هو الأعمق ، وزحل هو المدار الذي يليه. تمثل الدائرة المتقطعة مسافة 2 وحدة فلكية من الشمس (كوكب المريخ الحديث حاليًا حوالي 1.5 وحدة فلكية ، ويمتد حزام الكويكبات الحديث تقريبًا 2.2-3 AU). هذا جدير بالملاحظة لأن النموذج يحاول شرح سبب صغر حجم المريخ ، ولماذا يوجد القليل جدًا من المواد (بشكل نسبي) في حزام الكويكبات. النقاط الزرقاء العديدة الصغيرة هي المذنبات الجليدية / الكواكب الصغيرة التي تتشكل مباشرة حول النقطة التي يبدأ بها المشتري ، وتشير إلى ما وراءها. النقاط الحمراء العديدة هي الكويكبات / الكواكب الصخرية المميزة للنظام الشمسي الداخلي.

في الثواني العديدة الأولى نرى المشتري يزحف نحو النظام الشمسي الداخلي. ستلاحظ أن الكثير من الكواكب الصغيرة تتناثر في النظام الشمسي الخارجي ، بينما تنتشر بعض الكواكب الجليدية في النظام الشمسي الداخلي. في الواقع ، يبدو أنه من السمات العامة لهذا النموذج أن الكمية الإجمالية للمواد في حوالي 1 وحدة فلكية تخضع لزيادة صافية.

يتحرك زحل أيضًا ببطء ، ولكن ليس بنفس سرعة كوكب المشتري (يبدو أن كوكب نبتون / أورانوس مستقران جدًا ، لكنهما "ينبضان" للداخل والخارج قليلاً).

في هذه الصورة ، نرى أن كوكب المشتري يضرب علامة 2 AU في حوالي 3 ثوانٍ ، وهو ما يقابل وقت نموذج يبلغ حوالي 68000 عام. في هذه المرحلة ، يمكنك رؤية دائرة متقطعة على مسافة 3.5 AU تقريبًا ، بما يتوافق مع مسافة بداية المشتري. يبعد زحل حوالي 4 وحدات فلكية الآن ، بعد أن بدأ في أكثر من 5.

من الثالثة إلى الرابعة تبدو مستقرة إلى حد ما ، حيث يتحرك المشتري إلى حوالي 1.5 وحدة فلكية لكن الكواكب الخارجية الأخرى تبقى في الغالب.

ولكن في الثانية الخامسة (94000 سنة تقريبًا في نموذج الوقت) ...

نرى زحل يتحرك بسرعة كبيرة نحو الداخل. هذا هو السبب الرئيسي الذي أقترحه لتشغيله ببطء ، حيث يمكنك بسهولة تفويته وفقدان المسار من حيث أتى كل مدار أسود صلب. حسب وقت النموذج 98000 سنة (لا يزال في الثانية الخامسة من وقت الفيديو) ، وصل زحل بالفعل إلى حوالي 2 وحدة فلكية من الشمس ؛ لا يزال كوكب المشتري حوالي 1.5 وحدة فلكية ، وهناك تركيز كثيف من الكواكب الصخرية في الغالب داخل 1 وحدة فلكية.

بحلول وقت النموذج الذي يبلغ حوالي 120000 سنة ، يرتد زحل والمشتري مرة أخرى إلى النظام الشمسي الخارجي ، إلى نفس المسافات التي نراها اليوم ، مبعثرة معظم الكواكب الصغيرة التي بقيت في المناطق التي ستصبح المريخ وحزام الكويكبات. هذا يترك قرصًا كثيفًا إلى حد ما من المواد للأرض والزهرة وعطارد لتتشكل وتنمو ، مع ترك أقل بكثير للمريخ ، وأقل لحزام الكويكبات.

يغطي الفيلم الذي تبلغ مدته 10 ثوانٍ وقتًا نموذجيًا يبلغ 600000 عام.

والش ، ك.ج ، موربيدلي ، أ ، ريموند ، إس إن ، أوبراين ، دي بي ، مانديل ، إيه إم (2011). كتلة منخفضة للمريخ من الهجرة المبكرة للغاز لكوكب المشتري. طبيعة 475، 206-209.

والش ، ك.ج ، موربيديلي ، أ ، ريموند ، إس إن ، أوبراين ، دي بي ، مانديل ، إيه إم (2012). ملء حزام الكويكبات من منطقتين أصليتين بسبب هجرة الكواكب العملاقة - "The Grand Tack". علم النيازك والكواكب 47 (12) ، 1941-1947.


شاهد الفيديو: حقائق مذهلة عن كوكب زحل (شهر فبراير 2023).