У Землі всього один троянський астероїд, а у Юпітера - 4,5 тис. Нове комп'ютерне моделювання, проведене австралійським дослідником Джонті Хорнером із Університету Нового Південного Уельсу не лише пролило світло на історію троянців Юпітера, але і підтвердило теорію про далеку міграцію цієї гігантської планети всередині Сонячної системи.

Колись були дві основні гіпотези, що пояснюють походження троянців Юпітера. Перша стверджує, що вони виникли разом із Юпітером на кінцевому етапі його формування із протопланетної хмари, що лежала приблизно у площині екліптики сучасної Сонячної системи (варіант акреції). Недоліком цієї побудови є те, що всі засновані на ньому моделі передбачають число виниклих у такий спосіб об'єктів, у 10 тис. раз більше за те, яке ми бачимо сьогодні (до декількох мільйонів астероїдів діаметром більше кілометра). Крім того (і це нездоланна умова для таких об’єктів), сформувавшись у площині екліптики, вони й повинні обертатися у площині екліптики, чого насправді не відбувається. Нарешті, чому у Сатурна троянців немає, а у Юпітера їх багато тисяч?..

Друга теорія - «динамічна». Через кілька сотень мільйонів років після утворення Сонячної системи Юпітер і Сатурн проходили через резонанс 1:2. Це означає, що за один оберт однієї із цих планет інша встигала двічі обернутися навколо світила, а у момент зближення вони здійснювали один на одного колосальний гравітаційний вплив (все-таки мова йде про дві наймасивніші планети нашої системи). Така взаємодія привела до перебудови орбіт Нептуна, Плутона, Урана (можливо) і Сатурна, які збільшили радіус орбіти, а Юпітер, навпаки, відвоював себе місце ближче до зірки. Всі ці пертурбації вплинули на гравітаційну стійкість поясу Койпера, і частина астероїдів, що його населяли, переселилася на орбіту Юпітера. Одночасно із цим були зруйновані всі початкові троянці, що сформувалися при акреції (якщо такі були). Чому друга теорія вимагає знищення «початкових» троянців? Справа у тому, що нинішні троянські астроїди Юпітера обертаються у більшості поза площиною екліптики, під величезними (майже до 60о!) кутами до неї. «Початкові» троянці, що сформувалися із протопланетного диска, повинні були там і залишатися, чого теж не видно.

По орбіті обертання Юпітера навколо Сонця рухаються дві астероїдні хмари - «греки» і «троянці». Їх набагато більше, ніж троянських астероїдів навколо всіх інших планет Сонячної системи. Звідки вони взялися? (ілюстрація з Вікіпедії.)

Щоб випробувати ці теорії, астроном і астробіолог Джонті Хорнер побудував складну експериментальну модель. Спочатку він розділив усі троянці Юпітера на динамічно стабільні та нестабільні (цьому була присвячена окрема, більш рання робота). З'ясувалося, що з відомих астероїдів лише 1173 Анхіс, що обертається по помірно витягнутій орбіті під нахилом усього в 7о до осі екліптики, не є динамічно стійким. Дослідник 200 тис. раз «клонував» Анхіс; кожний із астероїдів-клонів мав орбіту, що лише трішки відрізняється від реальної. Потім системі дали 4 млрд років самостійного розвитку на орбіті віртуального Юпітера.

І ось результат. Приблизно половина клонів була викинута із Сонячної системи або влучила у свою планету за перші 350 млн років симуляції. Ну а через 4 млрд років лише 224 клони Анхіса залишалися у хмарі юпітеріанських троянців - трохи більше 1%.

Що все це означає? По-перше домінування серед троянців Юпітера динамічно стабільних говорить про вірогідність концепції мігруючого Юпітера. Якби він завжди залишався на нинішній орбіті, потрапити у троянці було б майже неможливо: динамічно стабільна група - це не тільки та, що не розпадається, але й та, у яку дуже важко проникнути. По-друге, всі теперішні астроїди навколо Юпітера, на думку Хорнера, були захоплені ним у момент міграції, відтіснивши Сатурн від Сонця і наблизившись до світила. Справа у тому, що у момент резонансу 1:2 гравітаційна система Юпітер - Сатурн була дуже динамічно нестійкою, тобто легко «прохідною» для будь-яких астероїдів. Однак якщо у нестійку систему двох масивних тіл було легко ввійти, то так само легко у ній можна і затриматися. Зрозуміло, резонанс 1:2 не міг тривати вічно. Так і сталось: практично всі астероїди такого типу залишилися у більш масивного Юпітера, він же і «відкинув» своєю гравітацією Сатурн від Сонця, а сам був зрушений Сатурном до світила. При цьому початкових троянців у Юпітера повинно було бути набагато більше, і основна (чисельно) їхня частина була, як і Анхіс, із нестійкою орбітою. Однак майже всі вони покинули хмару троянців і відправились у міжзоряний простір, а можливо, впали на планети у нашій системі. І залишився лише один 1173 Анхіс...

Теорія вимагає відповідних коректувань початкових орбіт усіх газових гігантів. Так, по відповідній моделі для Нептуна, він повинен був мігрувати далі від Сонця як мінімум на 1 млрд км (всемеро далі, ніж від Землі до Сонця). По суті, це означає помилковість наших уявлень про час можливого біогенезу на супутниках Сатурна та Юпітера: очевидно, Титан довгий час був значно теплішим, ніж зараз, а Європа, навпаки, холоднішою. Не виключено навіть, що орбіти Землі та Марсу певним чином були скоректовані колосальним гравітаційним «перетягуванням канату», що настільки серйозно зрушило планети-гіганти. Із цього, у свою чергу, виходить, що раніше на цих планетах могли бути зовсім не ті кліматичні умови, які ми бачимо зараз, і навіть не ті, про які думаємо, виходячи з теорії «слабкого молодого Сонця»...

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: compulenta.ru