تروجانهای زمین کجا رفتند؟ از ماه باید پرسید!!

چرا زمین سیارک‌های تروجان خود را ندارد؟ برخوردهای بزرگ در سالهای اولیه منظومه شمسی ممکن است مقصر این موضوع باشد.

مفهوم هنری از برخورد تئا با زمین. NASA/JPL-Caltech

به گفته تیمی از دانشگاه میشیگان به سرپرستی کوین ناپیر، برخوردهای بزرگ روی سیاره تازه تشکیل شده ما، مانند برخوردی که منجر به شکلگیری ماه شد، ممکن است سیارکهای کوچک از مناطق پایدار در مدار زمین را به دور خورشید بیرون کند.

هزاران سیارک تروا یا تروجان در مناطق پایدار مشابهی در مدار مشتری – نقاط L4 و L5 Lagrange شناخته شده‌اند که در 60 درجه جلوتر و پشت سیاره به دور خورشید قرار دارند. نپتون و مریخ نیز میزبان تعداد زیادی تروجان هستند. در مقابل، نقاط L4 و L5 زمین تا حد زیادی خالی به نظر می‌رسند، به جز دو جسم کوچک که احتمالاً ساکنان موقتی هستند.

نقاط لاگرانژ خورشید-زمین. تروجانها در نزدیکی مناطق L4 و L5 می‌چرخند، اگرچه مدار آنها ممکن است از این نقاط دقیق منحرف شود. تیم علمی ناسا / WMAP

به گفته لاریسا مارکوارت، همکار ناپیر، تروجان‌های زمین «برخی از سخت‌ترین اجرام برای مطالعه از زمین» هستند، زیرا از دید ما همیشه در مجاورت خورشید قرار دارند. بررسیهای موجود نشان می‌دهد که حداکثر می‌تواند چیزی در حدود 100 عدد از آنها بزرگتر از چند صد متر باشد. اما ثبات گرانشی مناطق L4 و L5 به این معنی است که بسیاری از تروجان‌های «اولیه» باید از روزهای اولیه شکل‌گیری زمین، زمانی باقی مانده باشند که اجرام کوچکی به نام سیاره‌های کوچک منظومه شمسی را پر کردند. پس همه آنها کجا هستند؟

ناپیر، مارکوارت و همکارانشان استدلال می‌کنند که ممکن است برخوردهای بزرگی مسئول بوده باشد که ماه را ایجاد کرد،. نویسندگان در مقاله‌ای که برای انتشار در مجله علوم سیاره‌ای پذیرفته شده است، می‌نویسند: شبیه‌سازی‌های عددی آنها نشان می‌دهد که “چنین برخوردهایی می‌تواند به شدت برای جمعیت تروجان اولیه مخرب باشد و می‌تواند آن را به کلی از بین ببرد.”

همانطور که ناپیر توضیح می‌دهد، یک برخورد غول‌پیکر می‌تواند تغییرات کوچکی در شکل مدار زمین ایجاد کند: هم اندازه کلی و هم بیضی بودن یا خارج از مرکز. او می‌گوید: «این تغییرات به نوبه خود تروجان‌ها را بی‌ثبات می‌کند. چندین برخورد نسبتاً کوچک و با شدت کمتر نیز باعث می‌شوند که زمین بیشتر، اگر نه همه، تروجان‌های خود را از دست بدهد.» در مجموع، نویسندگان به این نتیجه می‌رسند که اگر زمین 1 درصد نهایی جرم خود را توسط دوجین برخورد بزرگ یا بیشتر به دست آورد، این برخوردها حدود 99 درصد از تروجانهای قبلاً محدود شده را آزاد می‌کردند.

سپس دوباره، آوارهای ناشی از یک برخورد بزرگ نیز می‌توانند به نقطه پایدار لاگرانژ ختم شوند. به گفته مارکوارت، به نظر می‌رسد که در مورد مریخ این اتفاق افتاده است. با این حال، تعداد به دست آمده بسیار کوچکتر از تعداد مورد انتظار اشیاء اولیه است.

سیاره‌های کوچک، قرص پیش سیاره‌ای را پر کرده‌اند که در اینجا در یک تصویر هنری نشان داده شده است. اینکه چه تعداد از اینها در مدارهای تروجان زمین فرود آمده‌اند هنوز جای بحث دارد.

ناسا / JPL-Caltech / T. Pyle (SSC)

با این حال، بیل بوتکه (مؤسسه تحقیقاتی جنوب غربی) مطمئن نیست که هرگز جمعیت اولیه زیاد تروجانهای زمین وجود داشته است. او فکر می‌کند که پیش‌سیاره‌های در حال رشد ممکن است سیاره‌های کوچک باقی‌مانده را به مدارهای غیرعادی و شیب‌دار برانگیخته باشند. در صورت وجود، تعداد کمی در مناطق L4 و L5 باقی می‌ماندند.

بوتکه می‌گوید: «برای من روشن نیست که فقدان تروجانهای زمین یک «مشکل» واقعی است. برای اینکه مدل آنها توضیح دهد که چرا تروجان‌های زمین گم شده‌اند، [نویسندگان] احتمالاً باید نتایج شبیه‌سازی تشکیل سیاره‌های زمینی را نشان دهند که زمین را با تروجان‌ها قبل از رویداد شکل‌گیری ماه ترک می‌کند.»

بررسی دقیقتر نقاط L4 و L5 زمین ممکن است اعضای کوچک بیشتری از جمعیت تروجان باقی‌مانده سیاره ما را نشان دهد که مطمئناً اطلاعات بیشتری در مورد تکامل آن به ما می‌دهد. مارکوارت به خصوص مشتاقانه منتظر نقشه‌بردار NEO فروسرخ میانی ناسا است که قرار است در سال 2026 پرتاب شود. او می‌گوید: «این بهترین شرط من است».

ترجمه: سارا سیدحاتمی

WHERE DID EARTH’S TROJANS GO? ASK THE MOON

BY: GOVERT SCHILLING MAY 2, 2022

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/where-did-earths-trojans-go-ask-the-moon/