A Naprendszer kaotikus múltjáról árulkodhatnak a Jupiter trójai kisbolygói

1875

A Jupiter egy igazi félelmetes bolygó, amely hatalmas gravitációs vonzásával kedvére dobálja az útjába eső égitesteket. Két csapat aszteroida viszont tisztes távolságban jár előtte és mögötte, a Nap és az gázóriás vonzása által stabilizálva. Régóta kutatják ezeket a Jupiter előtt és mögött 374 millió km-re keringő, trójaiaknak nevezett égitesteket, amik sokban különböznek a fő aszteroida-öv tagjaitól.

A NASA Lucy küldetése október 16-án startolt el a floridai Cape Canaveral állomásról, hogy a titokzatos trójaiak közül hatot közelebbről megvizsgáljon. Tizenkét éven át tartó útja alatt Lucy (aki a híres ősemberi maradványról kapta nevét) azt fogja kutatni, hogy a trójaiak az ősi Naprendszer maradványai, vagy a Neptunuszon túli rideg tartományból sodródtak be a gravitációs zűrzavarok közepette. A trójaiak felületét, formáját és összetételét vizsgálva nem csak arra lehet majd fényt deríteni, hogy hogyan történt ez az ősi kavarodás, hanem arra is, hogy mikor.

Évtizedekkel ezelőtt még úgy gondoltuk, hogy a bolygók keletkezése egy gyengéd folyamat, ahol a Jupiter és a trójaiak mostani pozícióikban keletkeztek a fiatal Napot körülvevő gázból és porból. A távcsöves felmérésekből azonban kiderült, hogy a trójaiak színe nem egyenletes (ahogyan várnánk, ha ugyanabból a lokálisan elérhető anyagból keletkeztek). Ahelyett pedig, hogy tökéletesen a bolygók keringési síkjában lennének, ahogyan a régebbi modellek mutatták, a pályáik enyhén dőltek.

A Lucy hatalmas, 7 méter széles napelem-panelekkel indult útjára, a Jupiter pályáján elérhető halványabb napfény minél jobb hasznosításának céljából. (Forrás: Lockheed Martin)

A fiatal bolygómagok egymásra gyakorolt hatásainak 2005-ös számítógépes szimulációi szerint a trójaiak a korai Naprendszerben lezajlott zűrzavar eredményei. Az ötlet szerint a protoplanetáris korongban levő gáz kezdetben tompította a gázóriások gravitációs hatását, és sokkal közelebb tudtak egymáshoz stabilan keringeni, mint manapság. Mikor a gáz szerteoszlott, kitört a káosz, a Jupiter befelé indult, a többi óriás pedig kifelé a Naprendszerből. A Pluto és más távoli jeges testek még távolabbra dobódtak a Neptunuszon túli Kuiper-övbe. A modellszámítások szerint viszont egy részük befelé sodródhatott, a Jupiter pedig befoghatta őket – és így lettek a trójaiak.

A feltételezett instabilitás sok mindent megmagyarázhat, de megfigyelésekkel még nem támasztották eddig alá. Itt jön képbe a Lucy és a trójaiak, ha közelebbről megnézve ugyanis egyezik az összetételük a Kuiper-öv objektumaival, akkor kizárt, hogy a Naprendszer valamilyen dinamikus instabilitás nélkül alakult volna ki. Lucy 6 éven át fog utazni, közben kétszer megközelítve a Földet, hogy elegendően nagy sebességre gyorsuljon a trójaiak felé vezető útján. Az űrszondát két 7 méter átmérőjű napelem-panel fogja ellátni energiával, ugyanis a Jupiter pályáján jóval gyengébb a Nap fénye (ilyen messzire még nem merészkedett napelem-meghajtású űreszköz). A Lucy 2027-re fogja elérni a trójaiak első csoportját.

A Lucy első célpontja még a társai között is különösnek számít: ez a 65 km átmérőjű Eurybates és kis holdja, amelyek messziről nézve a fő aszteroida-öv szénben gazdag aszteroidáihoz hasonlítanak. Ezután 1 éven belül elhalad majd a Polymele, Leucus és Orus mellett, amelyek mind a Kuiper-öv jeges objektumaihoz hasonlítanak. Ezután a harmadik hintamanőveréhez újra elhalad majd a Föld mellett, és 2033-ban éri el a másik trójai csoportot. Itt megvizsgálja a Patroclus és Menoetius, egymás körül keringő 100 km-es égitesteket. A kettősök elég ritkák az aszteroida-övben, de a Naprendszer külső területein már elég gyakoriak.

A Lucy útja a Naprendszerben. (Forrás: Southwest Research Institute, feliratok: N. Desai / Science, magyar fordítás: Pál Bernadett)

Első lépésként azt kell majd megállapítani, hogy tartalmaznak-e a trójaiak olyan összetevőket, amik csak a külső Naprendszerben alakulhattak ki, pl. kristályos szerkezet nélküli, üveges vízjeget. Emellett az égitestek vöröses színének okát is szeretnék kideríteni, ami színezet szintén a Kuiper-öv objektumaira jellemző. A mostani legjobb tippünk ennek a vörösségnek a magyarázatára a hidrogén-szulfid, ami akkor válik vörössé, mikor kozmikus sugarak vagy más források besugározzák, a Naphoz túl közel viszont elpárolognak.

Emellett a trójaiak felszínén látható kráterek megszámlálása és méreteiknek jellemzése is a küldetés feladata lesz. Ezeket a Pluto Charon és Arrokoth holdjaival fogják összevetni, amiket 2015-ben és 2019-ben a New Horizons űrszonda látogatott meg. Ha hasonló a kráterek eloszlása, akkor az megint csak arra utalhat, hogy ugyanonnan származnak (a kisebb eltérések pedig arról árulkodhatnak, mikor keveredtek el eredeti helyükről a trójaiak). Egykori elméletek szerint a Naprendszer a keletkezése után valamikor 700 millió évvel lett kaotikus, az újabb eredmények szerint ez viszont akár már 100 millió év (vagy még rövidebb idő) után bekövetkezhetett.

A trójaiak még korábbi időszakokról is mesélhetnek nekünk, akkorról, amikor a primordiális anyagokból összeálltak a bolygók. Az Arrokoth különleges formája illeszkedik a kisebb kavicsokból és gázból összetapadt planetezimálok modellek szerinti alakjához (ezek városméretű csomókká estek össze, majd később egymással összeolvadva egyre nagyobb égitesteket alkothattak). Ha a trójaiak hasonlóan göröngyösek, akkor az arra utalhatna, hogy a planetezimálok kialakulásának standard módja a primordiális anyagok csomókká való összeroppanása (nem pedig az, hogy porcica méretű szemcsékből szépen fokozatosan álltak össze). A trójaiak relatíve közel vannak hozzánk (a Kuiper-övvel összevetve csak hatoda a távolság), így a decemberi indítással tervezett NASA James Webb-űrteleszkóp számára is kiváló célpontok lesznek.

A Lucy kutatói bíznak a meglepetésekben, elég unalmas lenne ugyanis, ha csak azt látnánk majd, amire eredetileg is számítunk. A Lucy sok objektumot meglátogat majd és hosszú időn át fog vizsgálódni, így adott a lehetőség, hogy ne csak új kérdésekkel álljunk elő, hanem új válaszokkal is.

Forrás: Science

Hozzászólás

hozzászólás