به گزارش واحد خبر مرکز مطالعات و پژوهش های فلکی نجومی به نقل از ایسنا و به نقل از اسپیس، مدل‌های سیاره‌ای بسیار پیچیده هستند و این موضوع نیز دانشمندان را ملزم می‌سازد تا آنچه را که در یک سیاره رو به رشد در مقاطع زمانی مختلف(چند روز تا میلیون‌ها سال) در آن اتفاق می‌افتد را بررسی کنند.

در گذشته، اخترشناسان فرض می‌کردند همه مواد چه مواد ضربه زننده و چه جرمی که مورد ضربه یا برخورد قرار می‌گرفت در یک جرم واحد ادغام شده‌اند که این یک برداشت غیر واقع بینانه از این مسئله بود زیرا برخی اجرام به احتمال زیاد به فضا برتاب شده و گم می‌شدند. اما از آنجا که رایانه های گذشته قدرت محاسباتی کمتری داشتند، دانشمندان مجبور به ساده سازی می‌شدند. در دهه گذشته پیشرفت در قدرت محاسباتی به محققان اجازه داده است تا سناریوهای برخورد واقع بینانه‌تر را مطالعه کنند اما اکنون دانشمندان می‌توانند "برخوردهای تصادفی و بازگشتی"(hit-and-run collisions) را الگوبرداری کنند و برخورد دو جسم آسمانی هنگام عبور از کنار یکدیگر را به طور جامع بررسی کنند و دریابند که در اثر برخورد دو سیاره تازه متولد شده بایکدیگر حتی امکان دارد این سیارات نابود نیز شوند.

این "برخوردهای" ناقص یا آشفته نه تنها بر چگونگی رشد سیارات بزرگ بلکه بر توضیح ساختارمدار آنها به پژوهشگران نیز کمک می‌کند. "مت کلمنت"(Matt Clement) نویسنده این مطالعه از "دانشگاه اوکلاهما" (University of Oklahoma) گفت: بررسی تأثیرات ناشی از ضربه و اختلالات گرانشی در مدل‌ها منجر به درک بهتری از مدارهای سیاره زمین و زهره می‌شود.

رقص سیارات غول پیکر(dance of the giant planets) مانند سیاره مشتری، زحل، اورانوس و نپتون پس از تولد منظومه شمسی یک رمز و راز باقی مانده است. در گذشته، اخترشناسان تصور می‌کردند که سیارات همه تقریباً در جایی که امروز در مدار خود قرار می‌گیرند، شکل گرفته‌اند اما اولین کشفیات سیارات فراخورشیدی باعث تغییر پارادایم شد. زیرا دانشمندان فهمیدند که سیارات غالباً پس از تولدشان مهاجرت می‌کنند. مشاهدات منظومه شمسی نشان می‌دهد که همه چیز در اوایل آن چنان آرام نبوده است. شکل کمربند کویپر(ناحیه‌ای در حاشیه منظومه شمسی) و اندازه غیرمنتظره کوچک مریخ شواهدی را ارائه می‌دهند که نشان می‌دهد سیارات بیرونی از گذشته تاکنون تغییرات بسیاری کرده‌اند.  برای چندین دهه دانشمندان تلاش کرده‌اند تا اطلاعاتی را در مورد مکان‌های آغاز سیارات و چگونگی تعامل آنها با یکدیگر در روزهای آغازین کسب کنند. سیارات از دیسک گاز و بقایای باقی مانده پس از شکل گیری ستاره آنها تشکیل می‌شوند. نیروهای گرانشی اجرام به هم می‌رسند تا سیارات را بسازند. هنگامی که یک هسته بزرگ سیاره‌ای شکل گرفت، می‌تواند سریع‌تر از سیارات کوچک‌تر زمین سان خود، گاز را از دیسک بخورد و به سرعت گسترش یابد.

اما چه اتفاقی می‌افتد که گاز در اثر تابش ستاره‌ای منفجر شود؟ مدل "نیس" (Nice model) مدعی اصلی پیشرو در شکل‌گیری سیاره‌ای است. در سال ۲۰۰۵، محققان پیشنهاد کردند که نپتون و اورانوس به خورشید نزدیک‌تر می‌شوند و نپتون درونی‌ترین سیاره و نزدیک‌ترین سیاره به خورشید در بین این دو سیاره است. این دو توسط نیروی گرانش به یکدیگر گره خورده‌اند و برخی اوقات این نیرو آنها را به سمت بیرون می‌کشاند و  باعث تغییر مکان آنها می‌شود. در همین بین، آنها زباله‌های فضایی یخی کمربند کویپر را به سمت داخل و به سمت سیارات زمین سان کوچکتر نیز پرتاب می‌کنند.

سیاره زمین‌سان یا سیاره سنگی یا سیاره زمینی(Terrestrial planet) سیاره‌ای است که بیش‌تر از سنگ‌های سیلیکاتی یا فلزها ساخته شده‌ است. این سیاره‌ها ساختار صُلب و صخره‌ای مانند زمین دارند. در سامانه خورشیدی چهار سیاره زمین‌سان عطارد، زهره، زمین و مریخ وجود دارد که «سیاره‌های درونی» نامیده می‌شوند. سیاره‌های زمین‌سان دارای سطحی جامد هستند که در برابر غول‌های گازی قرار دارند که بخش بیش‌تر آنها از هیدروژن، هلیوم و آب ساخته شده‌ است که در حالت‌های فیزیکی گوناگونی قرار دارند.

در ابتدا دانشمندان پیشنهاد دادند که این رقص در حدود ۳.۹ میلیارد سال پیش، تنها ۴۵۰ میلیون سال پس از اتمام تشکیل سیارات صورت گرفته است. این تاخیر باعث می‌شود تا مواد پرتاب شده به سمت داخل با آخرین بمباران سنگین (LHB) یا پیشامد قمری همخوانی داشته باشد. اما در سال‌های اخیر، شواهد نشان می‌دهد که آخرین بمباران سنگین ممکن است اتفاقی رخ نداده باشد.

آخرین بمباران سنگین(LHB) یا پیشامد قمری دوره‌ای بود که از حدود ۴ تا ۳٬۸ میلیارد سال پیش به‌ درازا کشید و طی آن برخورد شهاب‌سنگ‌ها به بخش درونی منظومه خورشیدی(کره زمین و دیگر سیاره‌ها و ماه‌هایشان) بسیار بیشتر از حد رایج آن بود. وجود چنین دوره‌ای از طریق بررسی دیرینگی دهانه‌های برخوردی سطح کره ماه و سنگ‌هایی که فضاپیماهای آپولو با خود از ماه آورده‌اند کشف شد. پژوهش‌ها نشان دادند که شمار فراوانی از این دهانه‌ها در این دوره تشکیل شده‌اند.

ایده آخرین بمباران سنگین برای اولین بار در دوره "آپولو" پدیدار شد، هنگامی که نمونه‌های جمع‌آوری شده از نقاط مختلف روی سطح ماه به نظر می‌رسید که حدود ۳.۹ میلیارد سال قدمت دارند. در یک منظومه شمسی ساده، میزان زباله های حاصل از تشکیل سیاره به آرامی کاهش می‌یابد زیرا به سیارات برخورد می‌کند یعنی یا با خورشید برخورد می‌کنند یا به فضای بین ستاره‌ای منتقل می‌شود. اما مشاهدات دقیق‌تر ماه، همراه با تکنیک‌های بهتر برای تاریخ‌یابی نمونه ها نشان می‌دهد که بسیاری از نمونه‌های ماه ممکن است دارای یک منبع واحد باشند. اگرچه فضانوردان نمونه‌هایی از مناطق مختلفی را در سطح ماه از جمله دریای رگبارها(Mare Imbrium)و دریای آرامی(Mare Serenitatis)جمع آوری کردند، اما اکنون به نظر می‌رسد که یک ضربه بزرگ ممکن است قطعه‌های رگبارها را در سطح ماه منفجر و قطعات را در سطح ماه پرتاب کند.

دریای رگبارها یکی از دریاوارهای کره ماه است. دریای رگبارها در اثر روان شدن گدازه‌ها به درون یک گودال برخوردی پدید آمده است. این گودال، خود در اثر برخورد یک جرم بسیار عظیم به سطح ماه در گذشته‌های دور پدید آمده است. دریاوارهای ماه سطح هموارتری نسبت به دیگر آبگیروارهای ماه دارند زیرا گدازه وارد شده به آن‌ها بسیاری از ناهمواری‌ها را پوشانده است. ولی سطح دریای رگبارها به همواری اولیه خود نیست زیرا رخدادهای بعدی ناهمواری‌هایی در آن به وجود آورده‌ است.

دریای آرامی نیز یکی از دریاوارهای کرهٔ ماه است. این دریاوار در جنب شرقی دریای رگبارها واقع شده و ۷۰۷ کیلومتر قطر دارد. دریای آرامی در حوضهٔ آرامی قرار دارد و از نظر زمین‌شناسی ماه مربوط به دورهٔ شهدی می‌شود. بازالت بیشتر سطح این دریاوار را پوشانده و تا دریاچه رویاها نیز ادامه دارد.

کلمنت گفت: اکنون که تصاویر بهتری از این مناطق داریم، واضح است که دریای آرامی توسط زباله‌های دریای رگبارها از بین رفته و احتمالاً بسیار قدیمی‌تر از دریای رگبارها نیز است. در یک مطالعه قبلی، کلمنت و همکارانش دریافتند که این بی ثباتی دیر هنگام برای سیارات زمین‌سان به وجود نمی‌آید. برخورد سیارات زمین‌سان با یکدیگر اغلب آنها را نابود می‌کرد و مریخ و عطارد غالباً از مدارشان بیرون می‌شدند. با توجه به شواهدی مبنی بر اینکه رقص اورانوس و نپتون تقریباً بلافاصله پس از ناپدید شدن گاز رخ داده است، کلمنت و تیم وی تصمیم گرفتند با برخورد دقیق‌تر مدل سیاره‌ای را شکل دهند. هنگامی که یک جرم کوچک در یک ماده بزرگ‌تر جریان پیدا می‌کند، تقریباً تمام مواد آن توسط ماده بزرگتر درگیر می‌شوند. اما وقتی دو جرم از نظر اندازه نزدیک‌تر هستند این مسئله کمتر رخ می‌دهد. ایجاد زباله‌های فضایی می تواند بر میزان ریزش مواد روی کره زمین و همچنین تکانه زاویه‌ای تأثیر بگذارد.

کلمنت گفت: در منظومه شمسی واقعی، مدار سیارات زمین سان- به ویژه زمین و زهره در مقایسه با نتایج مدل‌های شکل‌گیری که مدارهای بیضوی بسیار بیشتری را پیش‌بینی می‌کنند، بطور چشمگیری دایره‌ای هستند.

سیارات زمین سان در منظومه شمسی ما نیز دارای شیب کم یا زاویه ای بین صفحه مداری سیاره و استوا خورشید هستند. در مدل‌های شکل گیری منظومه شمسی، سیاره سرخ به طرز قابل توجهی بزرگتر از امروز بوده است.

در قرن قبل، ستاره شناسان با مشکل "مریخ کوچک" دست و پنجه نرم می‌کردند. در مدل‌های شکل‌گیری منظومه شمسی، سیاره سرخ به شکل قابل توجهی بزرگتر از امروز بوده است. اما مریخ تنها در حدود ۱۰٪ جرم زمین را دارا است. کلمنت گفت: هنگامی که منظومه شمسی بسیار جوان بود، مریخ تنها در چند میلیون سال به اندازه فعلی خود رشد کرد و به دلایلی متوقف شد و بزرگترن شد. در این مدت، زمین و زهره برای حدود ۱۰۰ میلیون سال دیگر بزرگتر شدند. مدل نیس توضیحات بالقوه‌ای برای غلبه بر آن موانع با تقارن منظومه شمسی درونی ارائه داده است. براساس شبیه سازی‌های قبلی، سیاره سرخ هنگامی که شکل گرفت، تنها نبود و توسط چندین سیاره به اندازه خود احاطه شده بود. ناپایداری سیارات غول پیکر بسیاری از این اجرام شبیه مریخ را از منظومه شمسی خارج می‌کند و مانع از جمع شدن آنها برای ایجاد یک دنیای بزرگتر می‌شود.

پژوهشگران این مطالعه قصد دارند مطالعه تکامل قطعات باقیمانده را ادامه دهند. آنها امیدوارند که مقایسه داده‌های این مطالعه با برخوردهای سطح ماه، بینشی از نحوه شکل‌گیری سیارات و همچنین سرنخ هایی در مورد تکامل کمربند سیارک‌ها نشان دهد. کمربند سیارک‌ها یا کمربند اصلی یا کمربند اصلی سیارک‌ها یک قرص پیرا-ستاره‌ای و منطقه‌ای در منظومه خورشیدی است که حدوداً در میان مدارهای مریخ و مشتری واقع شده‌ است. در این منطقه تعداد بسیار زیادی اجرام فضایی با شکل‌های نامنظم قرار گرفته‌اند که سیارک یا ریزسیاره نامیده می‌شوند.

یافته‌های این مطالعه در مجله "Icarus" منتشر شد.