In den letzten Jahren haben Astronomen versucht, unser Verständnis der Entstehung des Sonnensystems zu verfeinern. Einerseits haben Sie die traditionelle Nebelhypothese, die besagt, dass die Sonne, die Planeten und alle anderen Objekte im Sonnensystem vor Milliarden von Jahren aus nebulösem Material entstanden sind. Astronomen gingen jedoch traditionell davon aus, dass sich die Planeten in ihren aktuellen Umlaufbahnen gebildet haben, was inzwischen in Frage gestellt wurde.
Dies wurde durch Theorien wie das Grand Tack-Modell in Frage gestellt. Diese Theorie besagt, dass Jupiter nach seiner Bildung aus seiner ursprünglichen Umlaufbahn gewandert ist, was einen großen Einfluss auf das innere Sonnensystem hatte. In einer neueren Studie ist ein internationales Wissenschaftlerteam einen Schritt weiter gegangen und hat vorgeschlagen, dass sich der Mars tatsächlich im heutigen Asteroidengürtel gebildet hat und im Laufe der Zeit näher an die Sonne gewandert ist.
Die Studie mit dem Titel „Die kühle und ferne Formation des Mars“ wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Earth and Planetary Science Letters. Die Studie wurde von Ramon Brasser vom Earth Life Science Institute am Tokyo Institute of Technology geleitet und umfasste Mitglieder der University of Colorado, der Ungarischen Akademie der Wissenschaften und der University of Dundee in Großbritannien.
Für ihre Studie ging das Team auf eines der auffälligsten Probleme bei traditionellen Modellen der Bildung des Sonnensystems ein. Dies ist die Annahme, dass Mars, Erde und Venus sich eng zusammen gebildet haben und dass der Mars nach außen in seine aktuelle Umlaufbahn gewandert ist. Darüber hinaus besagt die Theorie, dass der Mars - ungefähr 53% so groß wie die Erde und nur 15% so massereich - im Wesentlichen ein planetarischer Embryo ist, der niemals zu einem vollen, felsigen Planeten wurde.
Dies wurde jedoch durch Bulk-Elementar- und Isotopenstudien an Marsmeteoriten widerlegt, bei denen wesentliche Unterschiede in der Zusammensetzung zwischen Mars und Erde festgestellt wurden. Wie Brasser und sein Team in ihrer Studie angegeben haben:
„Dies deutet darauf hin, dass sich der Mars während der primären Akkretion außerhalb der terrestrischen Nahrungszone gebildet hat. Es ist daher wahrscheinlich, dass der Mars immer wesentlich weiter von der Sonne entfernt war als die Erde. sein Wachstum war früh gebremst und seine Masse blieb relativ gering. “
Um diese Hypothese zu testen, führte das Team dynamische Simulationen durch, die mit dem Grand Tack-Modell übereinstimmten. In diesen Simulationen bewegte Jupiter eine große Massenkonzentration in Richtung Sonne, wanderte in Richtung des inneren Sonnensystems, was einen tiefgreifenden Einfluss auf die Entstehung und die Umlaufbahn der terrestrischen Planeten (Merkur, Venus, Erde und Mars) hatte.
Die Theorie besagt auch, dass diese Migration Material vom Mars weggezogen hat, wodurch die Unterschiede in der Zusammensetzung und die geringere Größe und Masse des Planeten im Vergleich zu Venus und Erde berücksichtigt wurden. Was sie fanden, war, dass sich der Mars in einem kleinen Prozentsatz ihrer Simulationen weiter von der Sonne entfernt bildete und dass Jupiters Anziehungskraft den Mars in seine aktuelle Umlaufbahn drückte.
Daraus schloss das Team, dass entweder den Wissenschaftlern die notwendigen Mechanismen zur Erklärung der Marsbildung fehlen oder dass dieses statistisch seltene Szenario von allen Möglichkeiten tatsächlich das richtige ist. Wie Stephen Mojzsis - Professor für Geowissenschaften an der University of Colorado und Mitautor der Studie - kürzlich in einem Interview mit Astrobiology Magazine, Die Tatsache, dass das Szenario selten ist, macht es nicht weniger plausibel:
„Wenn wir genügend Zeit haben, können wir diese Ereignisse erwarten. Zum Beispiel erhalten Sie schließlich doppelte Sechser, wenn Sie die Würfel genügend oft würfeln. Die Wahrscheinlichkeit beträgt 1/36 oder ungefähr die gleiche, die wir für unsere Simulationen der Marsbildung erhalten. "
In Wahrheit ist eine Wahrscheinlichkeit von 2% (was sie aus den Simulationen erhalten haben) in kosmologischer Hinsicht kaum eine schlechte Chance. Und wenn man bedenkt, dass eine solche Möglichkeit die Hauptunterschiede zwischen dem Mars und seinen terrestrischen Verwandten (d. H. Erde und Venus) berücksichtigen würde, erscheint diese geringe Wahrscheinlichkeit eher möglich. Die Vorstellung, dass der Mars im Laufe seiner Geschichte nach innen gewandert ist, hat jedoch auch einige schwerwiegende Folgen.
Zunächst mussten die Forscher erklären, wie der Mars eine dickere, wärmere Atmosphäre hätte besitzen können, in der flüssiges Wasser an der Oberfläche vorhanden gewesen wäre. Wenn sich der Mars tatsächlich im heutigen Asteroidengürtel gebildet hätte, wäre er einem weitaus geringeren Sonnenfluss ausgesetzt gewesen, und die Oberflächentemperaturen wären erheblich niedriger gewesen, als wenn er sich an seinem heutigen Standort gebildet hätte.
Wenn der Mars jedoch in seiner frühen Atmosphäre genügend Kohlendioxid hatte, ist es möglich, dass die Auswirkungen des späten schweren Bombardements intermittierende Perioden ermöglicht haben, in denen flüssiges Wasser an der Oberfläche vorhanden sein könnte. Oder wie sie es erklären:
„Sofern, wie unser Modell zeigt, ein an sich flüchtiger Mars keine starke und nachhaltige Gewächshausatmosphäre besaß, lag seine durchschnittliche Oberflächentemperatur unablässig unter 0 ° C. Eine solch kalte Oberflächenumgebung wäre regelmäßig von frühen Aufprallbombardierungen betroffen gewesen, die sowohl einen sterbenden Wasserkreislauf wieder in Gang brachten als auch einen Zufluchtsort für ein mögliches frühes Leben in der Marskruste darstellten. “
Während der Mars in seiner frühen Lebensdauer weniger Sonnenenergie ausgesetzt gewesen wäre, wäre er möglicherweise noch warm genug gewesen, um flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche zu unterstützen. Und wie Mojzsis in einem Artikel mitteilte, den er letztes Jahr mitverfasst hatte, hätten die vielen Bombardierungen (wie durch seine vielen Krater bestätigt) ausgereicht, um Oberflächeneis zu schmelzen, die Atmosphäre zu verdicken und einen periodischen Wasserkreislauf auszulösen.
Ein weiteres interessantes Merkmal dieser Studie ist die Vorhersage, dass die Venus wahrscheinlich eine Massenzusammensetzung (einschließlich ihrer Sauerstoffisotope) aufweist, die der des Erd-Mond-Systems ähnlich ist. Dies ist nach ihren Simulationen darauf zurückzuführen, dass Venus und Erde immer dieselben Bausteine hatten, Erde und Mars jedoch nicht. Diese Ergebnisse stimmten mit den jüngsten bodengestützten Infrarotbeobachtungen der Venus und ihrer Atmosphäre überein.
Aber natürlich können keine endgültigen Schlussfolgerungen daraus gezogen werden, bis Proben der Venuskruste erhalten werden können. Dies könnte erreicht werden, wenn die geplante Mission Venera-Dolgozhivuschaya (Venera-D) - ein gemeinsamer Plan von NASA und Roscomos, einen Orbiter und einen Lander zur Venus zu schicken - im kommenden Jahrzehnt gestartet wird. In der Zwischenzeit gibt es weitere offene Fragen im Grand Tack-Modell und in der Nebular Hypothesis, die angegangen werden müssen.
Dazu gehört laut Mojzsis, wie sich die Gas- / Eisriesen des Sonnensystems an ihren derzeitigen Standorten gebildet haben könnten. Die Idee, dass sie sich in ihren gegenwärtigen Umlaufbahnen jenseits des Asteroidengürtels gebildet haben, scheint nicht mit Modellen des frühen Sonnensystems vereinbar zu sein, die zeigen, dass es nicht genug von dem notwendigen Material gab, das weit von der Sonne entfernt war. Eine Alternative ist, dass sie sich näher an der Sonne bildeten und auch nach außen wanderten.
Wie Mojzsis erklärte, wird diese Möglichkeit durch neuere Studien über außersolare Planetensysteme gestützt, bei denen festgestellt wurde, dass Gasriesen sehr nahe an ihren Sternen (d. H. „Heiße Jupiter“) und weiter entfernt umkreisen:
„Wir verstehen aus direkten Beobachtungen über das Kepler-Weltraumteleskop und früheren Studien, dass die Migration von Riesenplaneten ein normales Merkmal von Planetensystemen ist. Die Bildung eines riesigen Planeten induziert Migration, und bei der Migration dreht sich alles um die Schwerkraft, und diese Welten haben sich schon früh gegenseitig umkreist. "
Wenn es einen Vorteil hat, weiter in das Universum hineinschauen zu können, ist es die Art und Weise, wie Astronomen bessere und vollständigere Theorien über die Entstehung des Sonnensystems entwickeln konnten. Und während unsere Erforschung des Sonnensystems weiter zunimmt, werden wir sicher viele Dinge lernen, die dazu beitragen werden, unser Verständnis auch anderer Sternensysteme zu verbessern.
