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惑星Vは、NASAの科学者ジョン・チェンバースとジャック・J・リサウアーによって、火星と小惑星帯の間にかつて存在していたとされる仮説上の5番目の地球型惑星である。彼らの仮説では、冥王代後期重爆撃は、他の地球型惑星からの摂動によって惑星Vの軌道が小惑星帯に侵入した後に始まった。チェンバースとリサウアーは、2002年3月11日から15日まで開催された第33回月惑星科学会議で、この仮説の初期テストの結果を発表した。 [1]
仮説
惑星V仮説では、惑星形成期に5つの地球型惑星が生成された。5番目の地球型惑星は、軌道長半径が1.8〜1.9 AUの、火星と小惑星帯の間の低離心率軌道上に存在し始めた。この軌道は長寿命であったが、6億年の時間スケールでは不安定であった。最終的に、他の内惑星からの摂動により、惑星Vは高離心率軌道上に移動して、内小惑星帯に侵入した。小惑星は、惑星Vとの接近遭遇により、火星横断軌道や共鳴軌道上に散らばった。これらの小惑星の多くはその後、地球横断軌道上に進化し、一時的に月への衝突率を高めた。このプロセスは、惑星Vがν6永年共鳴に入った後に太陽に衝突して失われた可能性が高いまで続いた。[2]
テストと結果
惑星 V 仮説の初期テストとして、チェンバースとリサウアーは、地球型惑星を追加した太陽系のコンピュータ シミュレーションを 36 回実行しました。惑星 V の初期の軌道と質量の影響を判断するために、さまざまなパラメーターが使用されました。惑星 V が失われる平均時間は、初期の半長半径が 1.8 AU から 1.9 AU に増加するにつれて、1 億年から 4 億年に増加することがわかりました。現在の太陽系と一致する結果は、惑星 V の質量が火星の 0.25 倍の場合に最も一般的でした。惑星 V の質量が大きい場合は、惑星同士の衝突が起こる可能性がありました。全体として、これらのシミュレーションの 3 分の 1 は、惑星 V が他の惑星に影響を与えることなく除去されたという点で成功と見なされました。惑星 V が月への衝突率を高めることができるかどうかをテストするために、彼らはシミュレーションの 1 つにテスト粒子を追加しました。これらの結果は第33回月惑星科学会議で発表された。[2]
2007年に雑誌「イカロス」に掲載された後期論文で、チェンバースは5つの地球型惑星を持つ太陽系の軌道力学を調べた96のシミュレーションの結果を報告した。シミュレーションの4分の1では、惑星Vは他の地球型惑星との衝突を起こさずに太陽から放出または衝突した。この結果は、惑星Vの質量が火星の0.25未満の場合に最も頻繁に発生した。他のシミュレーションは、惑星Vがシミュレーションの10億年の全期間にわたって生き残ったか、惑星間の衝突が発生したため、成功とは見なされなかった。[3]
地球型惑星V仮説は、2011年にラモン・ブラッサーとアレッサンドロ・モルビデリによって検証された。彼らの研究は、惑星Vによって引き起こされた衝撃の規模に焦点を当てた最初のものであった。ブラッサーとモルビデリは、後期重衝撃の惑星Vを作り出すには、LHB以前の主小惑星帯の95%、または内側の小惑星帯（長半径< 2.5 AU）の98%を除去する必要があると計算した。火星の0.5倍の質量の惑星Vで主小惑星帯を95%減少させるには、惑星Vが小惑星帯全体を横切る軌道に3億年留まる必要があることがわかった。この軌道の進化はどのシミュレーションでも観察されなかった。惑星Vは通常、地球を横切る軌道に入り、そのような軌道に入る前に短い動的寿命を経る。シミュレーションの数パーセントでは、惑星VはLHBを生成するのに十分な時間、内側のベルトに留まった。しかし、内側小惑星帯からLHBを生成するには、内側小惑星帯が小惑星帯の他の部分と比べて4～13倍の質量と10～24倍の軌道密度で始まっていた必要がある。[4]
ブラッサーとモルビデリは、惑星 V が地球型惑星間の推定小惑星帯を破壊して LHB を引き起こしたという仮説も検証した。著者らは、現在これらの帯の残骸が検出されていないことがこの仮説に大きな制約を課し、惑星 V が失われる前に 99.99% が枯渇している必要があると指摘した。現在の太陽系と互換性のあるシミュレーションの 66% で金星地球帯でこの現象が起きたが、地球火星帯では安定性が高いためどのシミュレーションでも起きなかった。モルビデリとブラッサーはこの結果から、地球火星帯には大きな人口は存在できなかったと結論付けた。惑星 V は巨大な金星地球帯を破壊しただけで後期重爆撃を引き起こす可能性はあるが、著者らはこれらの帯の大きな違いは惑星形成モデルでは生み出されていないと観察した。[4]
代替バージョン
火星に惑星Vが衝突してボレアリス盆地を形成したという説が、後期重爆撃現象の説明として最近提案された。この衝突による破片は小惑星帯とは異なる大きさの分布を持ち、大きな天体の割合が少なくなり、クレーターに比べて巨大な衝突盆地の数が少なくなると考えられる。[5] [6]
参照
参考文献
- ^ Than, Ker (2006 年 4 月 17 日)。「地球の初期の爆撃に関する新たな知見」Space.com。
- ^ ab Chambers, JE; Lissauer, JJ (2002). 「月の後期重爆撃に関する新しい力学モデル」(PDF) .月惑星研究所科学会議抄録. 33 : 1093.書誌コード:2002LPI....33.1093C.
- ^ Chambers, J (2007 年 8 月). 「火星と小惑星帯の間の惑星の安定性について: 惑星 V 仮説への影響」. Icarus . 189 (2): 386–400. doi :10.1016/j.icarus.2007.01.016.
- ^ ab Brasser, R.; Morbidelli, A. (2011年11月). 「後期重爆撃の起源のメカニズムとしての地球型惑星V仮説」.天文学と天体物理学. 535 : A41. Bibcode :2011A&A...535A..41B. doi :10.1051/0004-6361/201117336. ISSN 0004-6361.
- ^ Minton, DA; Jackson, AP; Asphaug, E.; Fassett, CI; Richardson, JE (2015). 「後期重爆撃の主な衝突体集団としてのボレアリス盆地形成からの破片」(PDF)。初期太陽系衝突爆撃に関するワークショップ III 。1826 : 3033。Bibcode : 2015LPICo1826.3033M。
- ^ Minton, David A.; Richard, James E.; Fassett, Caleb I. (2015). 「古代の月のクレーターの主な発生源としての主要な小惑星帯の再調査」Icarus . 247 : 172–190. arXiv : 1408.5304 . Bibcode :2015Icar..247..172M. doi :10.1016/j.icarus.2014.10.018. S2CID 55230320.