Astronomer finder kredsløb om Mars værter rester af gamle miniplaneter

Planeten Mars deler sin bane med en håndfuld små asteroider, de såkaldte trojanske heste. Nu har et internationalt hold af astronomer, der bruger Very Large Telescope i Chile, fundet ud af, at de fleste af disse objekter har en fælles sammensætning; de er sandsynligvis resterne af en miniplanet, der blev ødelagt af en kollision for længe siden. Resultaterne er rapporteret i et papir, der skal vises i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society i april.

Trojanske asteroider bevæger sig i kredsløb med samme gennemsnitlige afstand fra Solen som en planet, fanget i tyngdekraftens "sikre havne" 60 grader foran og bag planeten. Den særlige betydning af disse steder blev udarbejdet af det 18. århundredes franske matematiker Joseph-Louis Lagrange. Til hans ære, de er nu kendt som "Lagrange -punkter"; punktet, der fører planeten, er L4; at bagefter planeten er L5.

Omkring 6000 sådanne trojanske heste er fundet ved Jupiters bane og omkring 10 ved Neptuns. De menes at stamme fra solsystemets tidligste tider, hvor fordelingen af ​​planeter, asteroider og kometer var meget anderledes end den, vi observerer i dag.

Mars er indtil videre den eneste jordiske planet, der vides at have trojanske ledsagere i stabile baner. Den første Mars-trojaner blev opdaget for over 25 år siden ved L5 og fik navnet "Eureka" med henvisning til det berømte udråb af den antikke græske matematiker Archimedes. Det nuværende tal er ni, en faktor 600 færre end Jupiter-trojanske heste, men selv denne relativt ringe prøve viser interessant struktur, der ikke ses andre steder i solsystemet.

Til at begynde med, alle trojanske heste, gem en, følger Mars ved dets L5 Lagrange-punkt (Figur 1, venstre panel). Hvad mere er, kredsløbene for alle undtagen én af de 8 L5-trojanske heste rundt om selve Eureka (Figur 1, højre panel). Årsagen til den ujævne fordeling af disse objekter er endnu ikke fastlagt, selvom der er et par muligheder. I et scenarie, en kollision brød en forløber-asteroide op ved L5-punktet, de fragmenter, der udgør den gruppe, vi observerer i dag. En anden mulighed er, at en proces kaldet rotationsfission fik Eureka til at spinde op, til sidst gyder små stykker af sig selv i heliocentrisk kredsløb. Uanset årsagen, grupperingen tyder kraftigt på, at asteroiderne i denne "Eureka-familie" engang var en del af et enkelt objekt eller et stamlegeme. Selvom indicierne for denne hypotese er stærke, syretesten er at finde ud af, om asteroiderne deler en fælles sammensætning eller ej. Heldigvis, dette kan gøres ved teleskopet ved at måle farven på sollys, der reflekteres fra asteroidens overflade, med andre ord at opnå sit spektrum.

Til dette formål, et internationalt hold af astronomer ledet af Apostolos Christou og Galin Borisov ved Armagh Observatory and Planetarium i Nordirland, Storbritannien, brugte X-SHOOTER spektrografen monteret på "Kueyen", Unit 2-teleskopet fra European Southern Observatorys Very Large Telescope-anlæg i Chile i begyndelsen af ​​2016 for at optage spektrene af to asteroider, der tilhører Eureka-familien, 311999 og 385250. Analyse af spektrene, de fandt ud af, at begge objekter er "døde ringesignaler" for Eureka (Figur 2), hvilket bekræfter det genetiske forhold mellem familieasteroider. Fundet markerer også en betydelig "første" for asteroide undersøgelser; spektrene viser, at disse asteroider overvejende består af olivin, et mineral, der typisk dannes i meget større genstande under forhold med højt tryk og temperatur. Implikationen er, at disse asteroider sandsynligvis er reliktmateriale fra miniplaneter eller "planetesimaler", som, som Jorden, udviklet en skorpe, kappe og kerne gennem differentieringsprocessen, men er for længst blevet ødelagt af kollisioner.

Christou påpeger, at "Mange andre familier eksisterer i Asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter, og endda blandt Jupiters trojanske heste, men ingen består af sådanne olivindominerede asteroider". Dette er relateret til det såkaldte manglende kappeproblem:dvs. hvis man lægger massen af ​​forskellige mineraler i asteroidebæltet sammen og især dem, der menes at være brudte stykker, differentierede asteroider, der er et underskud af kappemateriale sammenlignet med stenskorpe og metallisk kernemateriale.

Selvom opdagelsen af ​​denne olivindominerede familie ikke giver en endelig løsning på problemet med manglende kappe, det viser, at kappemateriale var til stede nær Mars tidligt i solsystemets historie. Som Christou forklarer:"Vores resultater tyder på, at sådant materiale har deltaget i dannelsen af ​​Mars og måske dens planetariske nabo, vores egen jord."