今日、12 月 21 日、木星と土星は空で互いに非常に近く、10 分の 1 度未満、満月の幅の約 5 分の 1 しか離れていないように見えます。このような「コンジャンクション」は常に起こりますが、ここ地球にいる私たちにとって、それは特別なことです。なぜなら、惑星はまだ 5 億キロメートル以上離れていますが、私たちの視点からは、惑星がほとんど接触する可能性があるからです。 /P>
コンジャンクションは、私たちの宇宙遺産と、巨大ガス惑星が投じる長い影について考える良い機会です。結局のところ、木星と土星は地球の成長と進化に影響を与えました。証拠によると、彼ら (特に木星) は、約 45 億年前に地球の進化の道を選んだ少なくとも 3 つの機会があり、今日私たちが知っていて愛する惑星を形成するのに役立ちました.
幼い地球はただそこに座って成長していた
いくつかの岩が飛んで、衝突して光っています。
でも太陽から遠く離れて 寒さの中へ
巨人は動揺していた。見るべき力!
惑星は、若い星の周りのガスと塵の渦巻く円盤の中で成長します。これらの円盤の画像は、私たちの最大の望遠鏡、特に巨大な電波望遠鏡 ALMA で撮影されています。これは ALMA の古典の 1 つです:
木星は成長する地球を飢えさせました。これは悪いことのように聞こえるかもしれませんが、木星がなければ、地球はおそらく巨大な「スーパーアース」になり、内側に移動し、太陽に近い灼熱の軌道に乗っていたでしょう。人生には向いていません。
惑星は塵から成長します。それは円盤の中を漂い、積み重なって 100 キロメートル規模の「微惑星」を形成します。これが惑星の実際の構成要素です。これらは、スターウォーズに出てくるじゃがいもの形をした小惑星のようなものだと考えてください。 —大きく、遠く離れていて、巨大なスペースナメクジがありません。アルマ望遠鏡の画像のリングは、砂サイズの塵の山であり、これらの天体が現在形成されている可能性があります。
微惑星同士が衝突したり、内部に漂う塵を巻き上げたりして、さらに成長します。成長する微惑星が十分に大きくなると、漂流する塵をブロックし、自分自身を飢えさせるだけでなく、塵が太陽に近い微惑星に到達するのをブロックします.これらの微惑星は、自己衝突によって成長し続けることができますが、太陽系外縁部に由来する新しい塵によって成長し続けることはできません.
木星の成長中のコア (地球の質量の約 10 倍の超巨大な微惑星) は、まさにそれを行った可能性があります。それは、塵の流れを止めるのに十分なほど速く、十分に大きくなりました。木星のコアが地球よりもはるかに速く形成された理由は科学者にも正確にはわかっていませんが、その理由はおそらく、木星が太陽から遠く離れて形成され始めたという事実に関係している可能性があります。
隕石はこの考えを裏付けています。 NASA のコレクションにある数千個の隕石は、同位体 (中性子の数が異なる同じ元素の相対量) に基づいて 2 つの主なクラスに分類できます。これらの隕石は、円盤内を非常に速く漂うのにちょうどいいサイズの塵からできています。しかし、2 種類の隕石は混ざりませんでした。なぜだめですか？木星のダストブロックコア。
私たちのシステムはきれいに2つにスライスされました
木星のコアがほこりの流れを止めたように。
これがなかったら、地球は成長を続けていたでしょう
そして、私たちが輝いているほど太陽に近づいた!
木星と土星も火星の成長を妨げました。赤い惑星は多くの報道を受けていますが、それはほんの一部です。火星は、最も近い隣人である地球の 9 分の 1 の質量しかありません。何十年にもわたるコンピューター シミュレーション (1970 年代後半から) により、外部からの摂動がなければ、火星は地球と同じくらいの大きさに成長したことが示されました。 
では、なぜ火星は大きくないのでしょうか?そこにはいくつかの異なるアイデアがあります。グランド タックと呼ばれる 1 つのシナリオでは、木星の軌道が成長するにつれてシフト、つまり「移動」します。単独では、木星は内側に移動し、おそらく地球の軌道に近いどこかに行き着いたでしょう。地球の軌道は、他の星の周りの木星質量の惑星のほとんどが見つかる場所です.
ここで土星の出番です。木星と土星は一緒に内側ではなく外側に移動します。これは、2 つの巨大ガス惑星が同じ円盤内で互いに近くにあり、内側の方が外側よりも質量が大きい場合に発生する、きちんとした流体力学的効果です。ガスの流れが変化し、内側の惑星の軌道の内部にパイルアップを作成します。これは、両方の惑星を外側に押し出すように機能します。 2 人の親友のように、流れに逆らって一緒に外側に移動する手段を持っていますが、それぞれが独自に内側に移動します.
木星と土星の移動により、火星の摂食地帯が空になり、その成長が妨げられました。彼らの移動が十分に早い時期に好転する限り (セーリングの専門用語で「タック」)、巨大ガス惑星が地球の成長を妨害することはなかったでしょう。
恐竜のように土星と木星が歩き回った
彼らは、人間が家と呼ぶこのシステムを彫刻しました
それらの軌道は最初に収縮し、次にシフトして成長しました。
私たちの地球は、彼らが耕した岩からできていました。
ほぼ 400 光年離れた別の星系で同様の現象が観測されている可能性があります。星 PDS70 の周りの円盤は、2 つの巨大な赤ちゃん惑星によって形作られているように見え、軌道共鳴に閉じ込められ、現在移動しています!
ガス巨星は最終的に不安定になり、他のすべてのより内側の惑星に漂遊岩と氷をぶつけました。私たちの太陽系が動的不安定性、つまり巨大惑星の軌道が突然劇的に変化した出来事に苦しんでいたことを科学者が疑うように導くいくつかの状況証拠があります。たとえば、巨大惑星の軌道は円ではなく、適度に伸びた楕円です。カイパーベルトはほとんど空ですが、冥王星とエリス (2005 年に発見された別の準惑星) がこれほど大きくなるには、さらに多くの質量が必要でした。巨大な惑星は、別の場所から捕獲されたように見える「不規則な衛星」の雲に囲まれています。木星のトロヤ群小惑星の軌道は奇妙に傾いています。リストは続きます。
フランスの同名の都市で開発された、太陽系がどのように動的に進化したかのシナリオであるニース モデルは、惑星が形成されてから数億年後に巨大惑星の軌道が不安定になったことを示唆しています (詳細は後述)。不安定性は次のようになります:
不安定な時期に、氷の巨人であるウラヌスとネプチューンはいたるところで蹴られました。微惑星の外側の円盤 - 基本的には、残された彗星の巨大な山 - はほぼ完全に取り除かれました。それらの残り物は惑星に降り注ぎ、いくつかは捕獲されました (不規則な衛星のように)。
そしてその後、大きな不安定性がありました
今度は巨人が敵意を表明した
氷の巨人の軌道は強く影響を受けました
余分な 1 つが完全に排出された可能性があります。
(地球は爆撃されました。保護された惑星はありません。)
これらの出来事のタイミングに関連して、この話には新たなひねりがあります。ご存知のように、月はクレーターで覆われています。 1970 年代以降、クレーターの年代は、惑星が形成されてから数億年後に衝突の速度が急上昇すると考えられていました (覚えておいてください、それはまだ数十億年前でした)。これを「後期重砲撃」と呼んだ。
新しい分析によると、このスパイクはおそらく初期の爆撃の最後に過ぎず、最初に惑星を成長させたものです。 「遅い」激しい砲撃ではありません。太陽系の非常に多くの特徴を同時に説明できるため、これは過去の不安定性に疑問を投げかけるものではありません。しかし、それはずっと前に起こったに違いなく、おそらく岩石惑星の成長中に起こったに違いありません。その上にチェリーがあります:新しいシミュレーションは、火星が地球よりも小さい理由を、初期の巨大惑星の不安定性でさえ説明できることを示しています。
何十億年も前の出来事をモデル化する際に、物理法則 (および利用可能な証拠) と私たちの想像力の 2 つだけに制約されます。
タイムマシンはない 過去は見えない
しかし、モデルは私たちが尋ねたいくつかの質問に答えることができます
アイデアをテストするために、シミュレーションを使用します
巨大なコンピューターで、巨大な計算を行います。
木星と土星を太陽系の「アーキテクト」と呼ぶ人もいますが、あたかも太陽系がどうなるかについて明確な計画を持っているかのようです。私たちではありません。私たちは巨大ガス惑星を、地球を動かし、私たちのために多くの決定を下したいじめっ子だと考えています.
木星地球の「保護者」と呼ぶ人さえいます。これは、過去 40 億年にわたって、その巨大な重力が、さもなければ私たちの惑星に衝突したかもしれない彗星や小惑星を散らしてきたためです。しかし、よく調べてみると、これは当てはまりません。木星は、木星が最初に地球と交差する軌道に乗せた彗星から地球を保護するだけです。それはまるでいじめっ子のようですが、かなり美しい人ですが、彼の拳からあなたを守るための配布物を求めています.
ショーン・レイモンドは、フランスのボルドー天体物理学研究所で働くアメリカの天体物理学者です。彼はまた、サイエンスとフィクションのインターフェース (planetplanet.net) でブログを書いており、最近、天文学の詩の本を出版しました。この投稿の詩は彼によって書かれました。
Sebastiaan Krijt は、英国のエクセター大学で天体物理学の講師を務めています。
このグランド コンジャンクションの間に木星と土星を見上げたときに、何か考えていただければ幸いです。コンジャンクションを自分で見る方法や、木星と土星について詳しく知りたい場合は、http://jupitersaturn2020.org をチェックしてください (私たちが作成したこのビデオを含む)。
脚注
1. 接続詞の見方はこちらをご覧ください。
2. 接続詞の歴史については、こちらを参照してください。
3. ショーン・レイモンドによるその他の天文学の詩については、こちらを参照してください。
