Das schöne Modell: Auf dem Weg zu einer Erklärung der späten intensiven Bombenangriffe

Eine dynamische Reorganisation des Sonnensystems

Zu Beginn des 21^eJahrhundert schlägt eine Gruppe von Astrophysikern des Côte d'Azur-Observatoriums in Nizza ein revolutionäres Szenario vor, um die aktuelle Verteilung der Planeten, die Struktur des Asteroidengürtels und den Ursprung des Asteroidengürtels zu erklärenspätes schweres Bombardement(Late Heavy Bombardment, LHB):das Nice-Modell.

Dieses Modell geht davon aus, dass nach der Auflösung der protosolaren Gasscheibe die Riesenplaneten (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun) unter der Wirkung von Gravitationswechselwirkungen mit einer riesigen Population kleiner Eiskörper wanderten, die zunächst außerhalb der Umlaufbahn von Neptun verblieben waren.

Die ursprüngliche Konfiguration der Riesenplaneten

Eine kompaktere Architektur des Sonnensystems

In der ersten Version vonSchönes Modell, nehmen die Riesenplaneten nicht die Positionen ein, die sie heute haben. Sie lagen näher beieinander und bildeten eine kompakte und fast kreisförmige Struktur. Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun bewegten sich auf leicht exzentrischen Bahnen mit jeweiligen Umlaufradien von etwa 5,5 AE, 8 AE, 11 AE und 14 AE von der Sonne. Dieses System war zunächst stabil und ohne größere Wechselwirkungen.

Eine Scheibe aus Planetesimalen jenseits von Neptun

Zu dieser Zeit erstreckte sich eine massive Scheibe aus kleinen Körpern (eisigen Planetesimalen) über die Umlaufbahn des Neptun hinaus, zwischen 15 und 35 astronomische Einheiten. Diese Scheibe enthielt bis zu 30 Erdmassen an Material und stellte eine wichtige dynamische Quelle für die gravitative Wechselwirkung mit den äußeren Planeten dar.

Ein System in prekärem Gleichgewicht

Obwohl diese Konfiguration scheinbar stabil war, enthielt sie den Keim der Instabilität. Langsame, aber kontinuierliche Gravitationswechselwirkungen zwischen Planeten und Planetesimalen veränderten nach und nach die Umlaufparameter der Planeten. Als sich Jupiter und Saturn einer Orbitalresonanz näherten (2:1), begann eine abrupte Reorganisation, die die Planetenwanderung und die darauf folgenden Ereignisse einleitete. Diese langsame Orbitalkopplung wird zu einer brutalen dynamischen Verschiebung führen: planetarische Instabilität, ausgelöst durch gegenseitige Resonanz.

Diese Anfangsphase, die dem orbitalen Umbruch vorausgeht, ist entscheidend für das Verständnis der Abfolge der Ereignisse: Planetenwanderung, Ausbreitung kleiner Körper uswspätes schweres Bombardement.

Entwicklung der Umlaufbahnen von Riesenplaneten im Nizza-Modell

Dynamische Instabilität und Resonanzen

Wenn Jupiter und Saturn eine Orbitalresonanz von 2:1 erreichen (das Verhältnis ihrer Perioden beträgt 2 zu 1), wird eine große Gravitationsinstabilität ausgelöst. Diese Konfiguration stört die Umlaufbahnen von Uranus und Neptun stark, die dann nach außen projiziert werden. Sie durchqueren den Planetesimalgürtel und verursachen die Ausbreitung von Milliarden eisiger Objekte im gesamten inneren und äußeren Sonnensystem.

Der späte schwere Bombenanschlag (LHB)

Diese plötzliche Bewegung hätte rund 700 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems zu einer Periode massiver Kollisionen auf den terrestrischen Planeten, insbesondere dem Mond, dem Mars und der Erde, geführt. Diese Phase, die dank der radiometrischen Datierung von Mondgesteinen identifiziert wurde, die von den Apollo-Missionen mitgebracht wurden, ist unter dem Namen bekanntspätes schweres Bombardement, vor etwa 3,9 Milliarden Jahren datiert.

Es steht insbesondere im Zusammenhang mit der Entstehung zahlreicher Mondeinschlagsbecken wie Imbrium oder Orientale. Dieses Phänomen könnte auch zur verspäteten Lieferung von Wasser und organischem Material auf die Erde beigetragen haben.

Modellerweiterungen und Validierungen

Seit seiner ersten Formulierung im Jahr 2005 wurde das Nizza-Modell verfeinert (Nizza II, Nizza III), um Effekte wie die Gravitationsreibung der restlichen Gasscheibe, Wechselwirkungen zwischen massiven Planetesimalen oder sogar die Hypothese eines fünften ausgestoßenen Riesenplaneten zu integrieren.

Numerische Simulationen, korreliert mit Beobachtungen transneptunischer Objekte (TNOs), bestätigen die Wirksamkeit des Modells bei der Erklärung der exzentrischen und geneigten Umlaufbahnen vieler kleiner Planeten wie Sedna oder Eris.

Vergleichstabelle der dynamischen Konsequenzen

Referenzen:Morbidelli et al., Nature, 2005, Levison et al., Icarus, 2008, Tera et al., Science, 1974, Nesvorný, ApJ, 2011.