Fakt, że Mars ma zaledwie 10 procent masy Ziemi, od wielu lat stanowił zagadkowy problem dla naukowców zajmujących się teoretycznymi badaniami Układu Słonecznego i modelami powstawania planet. W standardowym modelu obiekty o podobnych rozmiarach formują się poprzez proces zwany akrecją, skały zderzają się z innymi skałami, tworząc obiekty wielkości gór, te łączą się w ciała o wielkości miasta itd. Taki model pozwala w dobry sposób opisać powstanie Ziemi oraz Wenus, ale jest problem z Marsem, który również powinien osiągnąć zbliżone rozmiary. Dodatkowo model przeszacowuje w górę całkowitą masę materii zawartą w pasie planetoid.

Nowe obliczenia dokonane przez czworo naukowców z Southwest Research Institute w San Antonio w Teksasie (USA) wydają się być rozwiązaniem problemu rozmiarów Marsa. Według badaczy struktura wewnętrznego Układu Słonecznego jest efektem procesu o nazwie Viscously Stirred Pebble Accretion (VSPA), co można przetłumaczyć jako „akrecja z mieszania się lepkich kamyków”.

Według modelu VSPA pył rozrasta się do cząstek o rozmiarach kilku centymetrów, nazwanych w modelu „kamykami”. Część kamyków ulega grawitacyjnemu kolapsowi, tworząc obiekty o rozmiarach planetoid. Te pierwotne planetoidy mogą następnie ściągać grawitacyjnie pozostałe kamyki i w ten sposób kontynuować wzrost rozmiarów, co pozwala niektórym z obiektów w stosunkowo krótkim czasie osiągnąć wielkość planet.

Nowy model wskazuje, że taki sposób wzrostu rozmiarów planetoid zależy bardzo od ich pozycji w Układzie Słonecznym. Na przykład Ceres – największe ciało w głównym pasie planetoid – bardzo szybko zwiększyłaby swoje rozmiary, gdyby kiedyś znajdowała się w miejscu obecnej obity Ziemi. Z kolei umiejscowienie jej w okolicach obecnej orbity Marsa lub dalej uniemożliwiłoby taki wzrost, bowiem procesy aerodynamiczne w takich odległościach od Słońca były zbyt słabe, aby kamyki mogły migrować na odpowiednie orbity, z których po spiralach byłyby przyciągane przez Ceres.

Oznacza to, że niewiele kamyków uderzało w duże obiekty położone w okolicach obecnej orbity Marsa. W jeszcze mniejszym stopniu proces taki zachodził w pasie planetoid, który znajduje się dalej od Słońca.

Jeśli model jest słuszny, będzie miał olbrzymi wpływ na modele opisujące historię pasa planetoid. Obecne modele przewidują, że początkowo pas planetoid zawierał łącznie masę równą kilku masom Ziemi, co by sugerowało, że powinna tam powstać planeta. Według nowego modelu, pas planetoid nigdy nie miał wystarczająco dużo masy zawartej w ciałach takich jak planetoidy.

Publikacja, której autorami są Hal Levison, Katherine Kretke, Kevin Walsh oraz Bill Bottke ukazała się „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States (PNAS) Early Edition”.

Jej wyniki są zgodne z inną publikacją, która niedawno ukazała się w „Nature”, w której wykazano, że jądra olbrzymich gazowych planet, takich jak Jowisz, również mogły powstać dzięki „kamykom”. (PAP)

cza/ mrt/