Một quỹ đạo của hành tinh sao Hỏa là nơi chứa đựng phần còn lại của một vụ va chạm cổ xưa đã tạo ra nhiều tiểu hành tinh Trojan của nó, một nghiên cứu mới đã kết luận.
Nó vẽ ra một bức tranh mới về cách những vật thể này xuất hiện và thậm chí có thể có những bài học quan trọng để làm chệch hướng các tiểu hành tinh trong quá trình va chạm với hành tinh của chúng ta. Các phát hiện sẽ được trình bày tại Cuộc họp thường niên của Phòng Khoa học Hành tinh của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại Denver tuần này, bởi Tiến sĩ Apostolos Christou, Nhà thiên văn học Nghiên cứu tại Đài thiên văn Armagh ở Bắc Ireland, Vương quốc Anh.
Các tiểu hành tinh Trojan, hay Trojan Trojans, hung di chuyển trên quỹ đạo có cùng khoảng cách trung bình với mặt trời như một hành tinh. Đây có vẻ như là một trạng thái bấp bênh, vì cuối cùng, tiểu hành tinh này va vào các hành tinh hoặc bị ném, bởi lực hấp dẫn của hành tinh, trên một quỹ đạo hoàn toàn khác.
Trái: Các đường dẫn được theo dõi bởi tất cả bảy Trojan của sao Hỏa xung quanh L4 hoặc L5 (chéo) trong một khung quay với tốc độ góc trung bình của Sao Hỏa (đĩa đỏ) quanh mặt trời (đĩa vàng). Một cuộc cách mạng toàn diện xung quanh điểm Lagrange tương ứng mất khoảng 1.400 năm để hoàn thành. Vòng tròn chấm cho biết khoảng cách trung bình của Sao Hỏa từ mặt trời. Phải: Chi tiết bảng điều khiển bên trái (được phân định bởi hình chữ nhật nét đứt) hiển thị chuyển động, hơn 1.400 năm, của sáu L5 Trojans: 1998 VF31 (màu xanh), Eureka (màu đỏ) và các đối tượng được xác định trong tác phẩm mới (màu hổ phách). Lưu ý sự tương đồng sau này với con đường của Eureka. Các đĩa chỉ ra kích thước tương đối ước tính của các tiểu hành tinh. Tín dụng hình ảnh: Apostolos Christou
Nhưng lực hấp dẫn của mặt trời và hành tinh kết hợp theo cách tạo ra các thiên đường an toàn năng động, góc độ 60 độ ở phía trước và phía sau hành tinh quỹ đạo hành tinh. Ý nghĩa đặc biệt của những điều này, cũng như ba địa điểm tương tự khác trong vấn đề được gọi là ba cơ thể, đã được nhà toán học người Pháp thế kỷ 18 Joseph-Louis Lagrange thực hiện. Trong danh dự của ông, ngày nay chúng được gọi là các điểm Lagrange. Điểm dẫn đầu hành tinh được gọi là L4; mà theo dõi hành tinh là L5.
Mặc dù không phải tất cả các Trojan đều ổn định trong thời gian dài, nhưng gần 6.000 vật thể như vậy đã được tìm thấy trên quỹ đạo của Sao Mộc và khoảng 10 tại Sao Hải Vương. Những người được cho là có nguồn gốc từ hệ mặt trời Lần đầu tiên khi các hành tinh chưa có quỹ đạo hiện tại và sự phân bố của các vật thể nhỏ trên hệ mặt trời rất khác so với quan sát ngày nay.
Trong số các hành tinh bên trong, chỉ có Sao Hỏa được biết là có những người bạn đồng hành với Trojan ổn định, tồn tại lâu dài. Lần đầu tiên, được phát hiện trở lại vào năm 1990 gần L5 và bây giờ có tên là Eureka, sau đó được tham gia bởi hai tiểu hành tinh khác, 1998 VF31 cũng tại L5 và 1999 UJ7 tại L4. Trong thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 21, các quan sát cho thấy chúng có chiều ngang vài km và đa dạng về thành phần. Một nghiên cứu năm 2005 do Hans Scholl của Observatoire de Côte dzAzur (Nice, Pháp) dẫn đầu đã chứng minh rằng cả ba vật thể đều tồn tại dưới dạng Mars Trojans trong thời đại của hệ mặt trời, đặt chúng ngang hàng với Trojans of Jupiter. Tuy nhiên, trong cùng một thập kỷ đó, không có Trojans ổn định mới nào được phát hiện, điều gây tò mò nếu người ta xem xét độ che phủ bầu trời ngày càng được cải thiện và độ nhạy của các khảo sát tiểu hành tinh.
Christou quyết định điều tra. Lướt qua cơ sở dữ liệu của các tiểu hành tinh trong Trung tâm Hành tinh nhỏ, ông đã gắn cờ sáu vật thể bổ sung là các Sao Hỏa sao Hỏa tiềm năng và mô phỏng sự tiến hóa của quỹ đạo của chúng trong máy tính trong một trăm triệu năm. Ông thấy rằng ít nhất ba trong số các đối tượng mới cũng ổn định. Ông cũng xác nhận sự ổn định của một vật thể ban đầu được Scholl và cộng sự, 2001 DH47 nhìn vào, sử dụng quỹ đạo khởi đầu tốt hơn nhiều có sẵn tại thời điểm đó. Kết quả: quy mô dân số được biết đến hiện đã tăng hơn gấp đôi, từ ba đến bảy.
Nhưng câu chuyện chưa dừng tại đó. Tất cả các Trojan này, lưu một, đang theo dõi Sao Hỏa tại điểm L5 Lagrange của nó. Hơn nữa, quỹ đạo của tất cả, ngoại trừ một trong sáu Trojans L5 tập hợp xung quanh chính Eureka. Đây không phải là điều người ta mong đợi một cách tình cờ. Có một số quy trình chịu trách nhiệm cho hình ảnh chúng ta thấy ngày hôm nay.
Một khả năng được Christou đưa ra là các Trojans sao Hỏa ban đầu dài vài chục km, lớn hơn nhiều so với những gì chúng ta thấy ngày nay. Trong kịch bản đó, được mô tả trong một bài báo được xuất bản trong số tháng 5 năm 2013 của Icarus, một loạt các vụ va chạm liên tục phá vỡ chúng thành những mảnh nhỏ hơn bao giờ hết. Cụm này Eureka cụm này - liên quan đến thành viên lớn nhất của nó - là kết quả của vụ va chạm gần đây nhất. Giả thuyết này không chỉ giải thích cho sự phân bố quỹ đạo quan sát được mà còn giải thích tại sao các vật thể mới tương đối nhỏ, có chiều ngang hàng trăm mét. Như Christou giải thích: Trong các vụ va chạm trước đó, các vật thể có kích thước km sẽ là một trong những mảnh nhỏ nhất được tạo ra và do đó di chuyển với tốc độ hàng chục đến hàng trăm mét mỗi giây, quá nhanh để được giữ lại thành Trojans của Sao Hỏa. Cụm Eureka, năng lượng của vụ va chạm sẽ chỉ cho phép các mảnh vỡ dưới km bay ra xa nhau ở tốc độ một mét hoặc ít hơn, do đó, chúng không chỉ ở lại dưới dạng Trojans mà quỹ đạo của chúng cũng khá giống nhau.
Christou chỉ ra rằng, mặc dù có nhiều cách khác để tạo ra cụm Eureka, các vụ va chạm thường được chấp nhận là chịu trách nhiệm cho nhiều nhóm tương tự khác hoặc các gia đình khác của các tiểu hành tinh trong Vành đai chính, vậy tại sao không phải là Sao Hỏa sao? Va chạm giống như thuế; Tất cả các tiểu hành tinh đều phải chịu đựng chúng. Anh hy vọng rằng những phát hiện của mình sẽ thúc đẩy các nhà xây dựng mô hình thực hiện các kịch bản tác động hợp lý và các nhà quan sát tìm kiếm các dấu hiệu nhận biết mà các thành viên được biết cho đến nay có chung nguồn gốc.
Giả sử giả thuyết va chạm đứng trước thử thách của thời gian, chúng ta chỉ còn lại ví dụ gần nhất về một nhóm các tiểu hành tinh có nguồn gốc va chạm vẫn ở vị trí ban đầu của chúng. Christou dự đoán rằng nghiên cứu sâu hơn về cụm sao và Sao Hỏa nói chung sẽ cho chúng ta biết rất nhiều về cách các tiểu hành tinh nhỏ cư xử khi chúng va chạm với nhau.
Các nhà khoa học đang cố gắng mô phỏng các vụ va chạm lớn - hàng chục đến hàng trăm km - các tiểu hành tinh trong Vành đai chính có rất nhiều dữ liệu để so sánh các mô hình của chúng với. Điều này không đúng với các tác động lên các tiểu hành tinh có kích thước km và các mảnh nhỏ hơn của chúng; những điều này chỉ đơn giản là quá mờ nhạt để được chọn một cách hiệu quả bởi các cuộc khảo sát ngay bây giờ hoặc trong tương lai gần.
Hiểu những gì xảy ra trong những điều kiện này rất quan trọng nếu chúng ta từng hy vọng đối phó với các tiểu hành tinh trong một quá trình va chạm với Trái đất. Làm chệch hướng một đối tượng như vậy có thể là một công việc khó khăn hơn lần đầu gặp mắt. Như Christou giải thích, hiện ra việc đặt chất nổ trong vùng lân cận để đẩy nó ra khỏi con đường dự đoán của nó thay vào đó có thể phá vỡ nó. Điều này sẽ biến nó thành một quả bom chùm vũ trụ, có khả năng gây ra sự hủy diệt trên toàn hành tinh của chúng ta.
Trojans sao Hỏa có kích thước phù hợp để phục vụ như chuột lang cho các chiến lược làm lệch hướng vũ phu như vậy. Trên thực tế, kiến thức về dân số của chúng ta sắp tăng lên đáng kể nhờ vào các cơ sở và sáng kiến mới. Chúng bao gồm Vệ tinh giám sát vật thể gần Trái đất Canada, máy đo bản đồ bầu trời Châu Âu Gaia và US US gần đây đã kích hoạt lại các vệ tinh Khảo sát hồng ngoại trường rộng cũng như Kính viễn vọng Khảo sát toàn cảnh và Hệ thống phản ứng nhanh của Kính viễn vọng.
Để kết luận, Christou cho rằng tương lai có vẻ tươi sáng. Sử dụng dữ liệu mới, chúng ta sẽ có thể xác định được điều gì đã tạo ra các tiểu hành tinh này, ngay cả khi mô hình va chạm không thoát ra được. Cuối cùng, công việc của Christou và nhiều người khác trước khi anh ta thành công làm nổi bật các khu vực Trojan của sao Hỏa như các phòng thí nghiệm tự nhiên độc đáo của Hồi giáo, cung cấp cái nhìn sâu sắc về các quá trình tiến hóa mà thậm chí ngày nay đang định hình dân số cơ thể nhỏ của hệ mặt trời của chúng ta.