El Planeta V es un hipotético quinto planeta terrestre propuesto por los científicos de la NASA John Chambers y Jack J. Lissauer que alguna vez existió entre Marte y el cinturón de asteroides . En su hipótesis, el Bombardeo Intenso Tardío de la era Hadeana comenzó después de que las perturbaciones de los otros planetas terrestres hicieron que la órbita del Planeta V cruzara hacia el cinturón de asteroides. Chambers y Lissauer presentaron los resultados de las pruebas iniciales de esta hipótesis durante la 33ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria , celebrada del 11 al 15 de marzo de 2002. [1]
Hipótesis
En la hipótesis del Planeta V, se produjeron cinco planetas terrestres durante la era de formación planetaria . El quinto planeta terrestre comenzó en una órbita de baja excentricidad entre Marte y el cinturón de asteroides con un eje semi-mayor entre 1.8 y 1.9 AU . Si bien fue de larga duración, esta órbita era inestable en una escala de tiempo de 600 Myr. Eventualmente, las perturbaciones de los otros planetas internos llevaron al Planeta V a una órbita de alta excentricidad que cruzó hacia el cinturón de asteroides interno. Los asteroides se esparcieron en órbitas resonantes y que cruzaban Marte por encuentros cercanos con el Planeta V. Muchos de estos asteroides evolucionaron luego a órbitas que cruzaban la Tierra mejorando temporalmente la tasa de impacto lunar . Este proceso continuó hasta que el Planeta V se perdió muy probablemente al impactar al Sol después de entrar en la resonancia secular ν 6 . [2]
Pruebas y resultados
Como prueba inicial de la hipótesis del Planeta V, Chambers y Lissauer realizaron 36 simulaciones por computadora del Sistema Solar con un planeta terrestre adicional. Se utilizaron una variedad de parámetros para determinar los impactos de la órbita y la masa iniciales del Planeta V. Se encontró que el tiempo medio en el que se perdió el Planeta V aumentó de 100 Myr a 400 Myr a medida que su semi-eje mayor inicial se incrementó de 1.8 a 1.9 AU. Los resultados consistentes con el Sistema Solar actual fueron más comunes con un Planeta V de 0,25 masa de Marte. En los casos con un Planeta V de masa mayor, era probable que se produjeran colisiones entre planetas. En general, un tercio de estas simulaciones se consideraron exitosas porque el Planeta V se eliminó sin impactar a otro planeta. Para probar si el Planeta V podría aumentar la tasa de impacto lunar, agregaron partículas de prueba a una de las simulaciones. Después de una disminución inicial, el número de partículas en las órbitas que cruzan la Tierra aumentó después de que el Planeta V ingresó al cinturón de asteroides interno, un patrón consistente con el LHB. Estos resultados se presentaron en la 33ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria. [2]
En un artículo posterior publicado en la revista Icarus , Chambers informó los resultados de 96 simulaciones que examinan la dinámica orbital del Sistema Solar con cinco planetas terrestres. En una cuarta parte de las simulaciones, el Planeta V fue expulsado o impactó al Sol sin que otros planetas terrestres sufrieran colisiones. Este resultado fue más frecuente si la masa del Planeta V era inferior a 0,25 de Marte. Las otras simulaciones no se consideraron exitosas porque el Planeta V sobrevivió durante los mil millones de años de duración de las simulaciones o se produjeron colisiones entre planetas. [3]
La hipótesis del Planeta V terrestre fue examinada más tarde por Ramon Brasser y Alessandro Morbidelli. Su trabajo fue el primero en centrarse en la magnitud del bombardeo causado por el Planeta V. Brasser y Morbidelli calcularon que para crear el Bombardeo Pesado Tardío, el Planeta V tendría que eliminar el 95% del cinturón de asteroides principal anterior a LHB o el 98% del cinturón de asteroides interior (semi-eje mayor <2,5 AU). Se descubrió que el agotamiento del cinturón de asteroides principal en un 95% con un Planeta V de 0.5 masa de Marte requería que permaneciera en una órbita que cruzara todo el cinturón de asteroides durante 300 millones de años. Esta evolución orbital no se observó en ninguna simulación; El Planeta V normalmente entraba en una órbita que cruzaba la Tierra, lo que resultaba en una corta vida dinámica antes de entrar en dicha órbita. En un pequeño porcentaje de las simulaciones, el Planeta V permaneció en el cinturón interior el tiempo suficiente para producir el LHB. Sin embargo, producir el LHB a partir del cinturón de asteroides interno requeriría que el cinturón de asteroides interno comenzara con 4-13 veces la masa y 10-24 veces la densidad orbital, como el resto del cinturón de asteroides. [4]
Brasser y Morbidelli también examinaron la hipótesis de que el Planeta V causó el LHB al interrumpir supuestos cinturones de asteroides entre los planetas terrestres. Los autores señalaron que la falta de detección actual de los restos de estos cinturones impone una restricción significativa a esta hipótesis, que requiere que se agoten en un 99,99% antes de que se pierda el Planeta V. Si bien esto ocurrió en el 66% de las simulaciones compatibles con el Sistema Solar actual para un cinturón Venus-Tierra, no ocurrió en ninguna para el cinturón Tierra-Marte debido a su mayor estabilidad. Morbidelli y Brasser concluyeron a partir de este resultado que un cinturón Tierra-Marte no podría haber contenido una población significativa. Aunque el Planeta V podría generar un bombardeo pesado tardío al interrumpir solo un cinturón masivo de Venus y la Tierra, los autores observaron que no se han producido diferencias significativas en estos cinturones en los modelos de formación planetaria. [4]
Versión alternativa
Recientemente se ha propuesto un impacto del Planeta V en Marte, formando la Cuenca Borealis, como una explicación del Bombardeo Intenso Tardío. Los escombros de este impacto tendrían una distribución de tamaño diferente a la del cinturón de asteroides con una fracción más pequeña de cuerpos grandes y daría como resultado un número menor de cuencas de impacto gigantes en relación con los cráteres. [5] [6]
Ver también
Referencias
- ^ Space.com: "El quinto planeta destruido durante mucho tiempo puede haber causado un cataclismo lunar, dicen los investigadores"
- ^ a b Cámaras, JE; Lissauer, JJ (2002). "Un nuevo modelo dinámico para el bombardeo pesado tardío lunar" (PDF) . Resúmenes de la conferencia científica del Instituto Lunar y Planetario . 33 : 1093. Bibcode : 2002LPI .... 33.1093C .
- ^ Chambers, JE (2007). "Sobre la estabilidad de un planeta entre Marte y el cinturón de asteroides: implicaciones para la hipótesis del Planeta V". Ícaro . 189 (2): 386–400. Código bibliográfico : 2007Icar..189..386C . doi : 10.1016 / j.icarus.2007.01.016 .
- ^ a b Brasser, R; Morbidelli, A. (2011). "La hipótesis del Planeta V terrestre como mecanismo del origen del intenso bombardeo tardío". Astronomía y Astrofísica . 535 : A41. Bibcode : 2011A y A ... 535A..41B . doi : 10.1051 / 0004-6361 / 201117336 .
- ^ Minton, DA; Jackson, AP; Asphaug, E .; Fassett, CI; Richardson, JE (2015). "Escombros de la formación de la cuenca Borealis como la población del impactador primario del bombardeo intenso tardío" (PDF) . Taller sobre los primeros bombardeos de impacto del sistema solar III . 1826 : 3033. Bibcode : 2015LPICo1826.3033M .
- ^ Minton, David A .; Richard, James E .; Fassett, Caleb I. (2015). "Reexaminar el cinturón de asteroides principal como la fuente principal de antiguos cráteres lunares". Ícaro . 247 : 172-190. arXiv : 1408.5304 . Bibcode : 2015Icar..247..172M . doi : 10.1016 / j.icarus.2014.10.018 .