แรงดึงดูดของดาวพฤหัสบดี

ดาวหางทั้งสองนี้เป็นส่วนหนึ่งของชุมชนที่เรียกว่าดาวหางตระกูลดาวพฤหัสบดี พวกมันมีต้นกำเนิดในแถบไคเปอร์ วงแหวนของเศษน้ำแข็งที่อยู่เหนือดาวเนปจูนที่ดาวพลูโตอาศัยอยู่ แรงโน้มถ่วงของดาวเนปจูนดวงแรกและดาวพฤหัสค่อยๆ เขยิบดาวหางเหล่านี้ให้อยู่ในวงโคจรที่ค่อนข้างสั้นซึ่งทำให้พวกมันเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น การวัดค่า D/H ก่อนหน้านี้ทั้งหมดมาจากดาวหางที่มาจากเมฆออร์ตที่อยู่ห่างไกลออกไปมาก ซึ่งเป็นเปลือกของเศษน้ำแข็งที่ห่อหุ้มระบบสุริยะ ดาวหาง 103P และ 45P ชี้ให้เห็นว่านักวิจัยอาจเร่งรีบในการละเลยดาวหางทั้งหมดว่าเป็นแหล่งน้ำของโลก บางทีอาจเป็นเพียงแค่ดาวหางตระกูลจูปิเตอร์เท่านั้นที่มีความรับผิดชอบ

แต่แล้วในปี 2014 

ยานสำรวจโรเซตตาขององค์การอวกาศยุโรปก็มาถึงดาวหาง 67P/Churyumov–Gerasimenko ซึ่งเป็นดาวหางตระกูลดาวพฤหัสบดีอีกดวง ขณะที่ยานอวกาศเคลื่อนตัวเข้าหาดาวหาง มันสุ่มตัวอย่างน้ำที่ไหลออกจากตัวของดาวหาง และพบว่าอัตราส่วน D/H ของ 67P นั้นสูงจนน่าตกใจ ซึ่งมากกว่ามหาสมุทรของโลกถึงสามเท่า ( SN: 1/10/15, p. 8 ).

Karen Meech นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัยฮาวายในโฮโนลูลูกล่าวว่า “การวัดดาวหางใหม่แต่ละครั้งทำให้เราได้ภาพที่แตกต่างกัน ผลลัพธ์ของ Rosetta แสดงให้เห็นว่าแม้ในหมู่ดาวหางกลุ่มเดียว องค์ประกอบของน้ำมีความหลากหลายอย่างไม่น่าเชื่อ “ดาวหางก่อตัวขึ้นในระยะทางกว้างๆ ดังนั้นจึงไม่แปลกใจเลยที่จะมีช่วง D/H ขนาดใหญ่” เธอกล่าว

แม้ว่าดาวหางบางดวงจะมีอัตราส่วน D/H เหมือนโลก แต่ก็ยังยากที่ดาวหางจะพุ่งชนโลกของเราตั้งแต่แรก Sean Raymond นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์แห่ง Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux ในฝรั่งเศส กล่าวว่า “ดาวหางทุกดวงที่จะพุ่งชนโลกจะต้องผ่านดาวหางรายใหญ่จริงๆ ลำนี้” ดาวพฤหัสบดีมีแนวโน้มที่จะนำดาวหางที่เข้ามาใกล้เกินไปและเหวี่ยงออกจากระบบสุริยะ บางส่วนที่ลงเอยบนวงโคจรข้ามโลกไม่ได้อยู่ที่นั่นนาน

“ดาวหางมีความพยายามเพียงจำนวนหนึ่งที่จะเข้าใกล้และพุ่งชนโลกหรือกระจัดกระจายไปยังวงโคจรอื่น” เรย์มอนด์กล่าว

ดังนั้นแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสอาจเป็นอุปสรรคใหญ่เกินกว่าที่ดาวหางจะเอาชนะได้ แต่มันอาจเป็นเพียงตั๋วสำหรับพุ่งดาวเคราะห์น้อยที่ดาวเคราะห์ชั้นใน

แนวทาง ‘แท็ค’ ที่ครบถ้วนมากขึ้น

ในปี 2011 ทีมนักวิจัยรวมถึง Raymond ได้แก้ปัญหาที่แตกต่าง: ทำไมดาวอังคารถึงมีขนาดเล็กมาก? ควรมีวัตถุดิบมากมายเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อนที่จะเปลี่ยนดาวอังคารให้เป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดใกล้เคียงกับดาวศุกร์หรือโลกมากขึ้น แต่ดาวอังคารมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงครึ่งโลกและมีมวลประมาณหนึ่งในสิบ คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งคือ มีบางอย่างที่ปล้น Red Planet ที่เพิ่งตั้งไข่ของหน่วยการสร้างของมันก่อนเวลาอันควร

วิธีแก้ปัญหาหนึ่งที่เรียกว่าแบบจำลอง Grand Tack อธิบายระบบสุริยะที่สงบน้อยกว่าที่เราอาศัยอยู่ทุกวันนี้ ( SN Online: 3/23/15 ) ในสถานการณ์ Grand Tack ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ก้าวข้ามระบบสุริยะไปมา เช่น คนพาลในโรงเรียน ขว้างก้อนหินใส่ และขโมยอาหารจากดาวดวงอื่น ก๊าซที่ล้อมรอบดวงอาทิตย์ลากดาวพฤหัสบดีแล้วดาวเสาร์เข้ามา เมื่อดาวพฤหัสบดีมาถึงวงโคจรปัจจุบันของดาวอังคาร แรงดึงดูดจากดาวเสาร์ก็เหวี่ยงทั้งสองออกจากจุดที่มันมา (“แทค” ใน “แกรนด์แทค”) การบุกรุกของดาวพฤหัสบดีในระบบสุริยะชั้นในทำให้เกิดช่องว่างในสนามเศษซากซึ่งดาวเคราะห์หินก่อตัวขึ้น ทำให้ดาวอังคารขาดวัตถุดิบ

แทงโก้ของดาวเคราะห์ดวงเดียวกันที่ปล้นทรัพยากรดาวอังคารอาจอธิบายได้ว่าดาวเคราะห์น้อยที่เย็นยะเยือกชนโลกอย่างไร ขณะที่ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์เดินทางกลับออกไป แรงโน้มถ่วงของพวกมันจับจ้องไปที่ดาวเคราะห์น้อยที่ก่อตัวขึ้นเหนือเส้นหิมะ ซึ่งเป็นขอบเขตที่อยู่เหนืออุณหภูมิที่ต่ำพอที่จะสร้างน้ำแข็ง และเหวี่ยงพวกมันเข้าด้านใน ประมาณ 1 เปอร์เซ็นต์ของก้อนหินที่หลอมละลายน้ำแข็งเหล่านี้ หรือที่เรียกว่าดาวเคราะห์น้อยประเภท C ถูกทิ้งลงสู่บริเวณด้านนอกของแถบดาวเคราะห์น้อย แต่สำหรับดาวเคราะห์น้อยประเภท C ทุกดวงที่ย้ายไปอยู่ในแถบนั้น อย่างน้อย 10 ดวงถูกส่งไปในพื้นที่ที่ดาวเคราะห์หินก่อตัวขึ้น

การทิ้งระเบิดของดาวเคราะห์น้อยนี้เมื่อไม่กี่ล้านปีหลังจากการเริ่มต้นของระบบสุริยะสามารถส่งมอบน้ำแข็งเพียงพอได้อย่างง่ายดาย ซึ่งถูกขังอยู่ในหิน ปลอดภัยจากความร้อนของดวงอาทิตย์ เพื่ออธิบายมหาสมุทรของโลก การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ระบุ น้ำเป็นส่วนประกอบประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ของมวลของดาวเคราะห์น้อยเหล่านี้บางส่วน บนโลก แม้ว่าพื้นผิวของมันจะถูกปกคลุมด้วยสีน้ำเงินมากกว่า 70 เปอร์เซ็นต์ แต่น้ำก็มีสัดส่วนเพียง 0.023 เปอร์เซ็นต์ของมวลโลก เมื่อเทียบกับดาวเคราะห์น้อยบางดวง โลกมีความแห้งแล้งในทางบวก

Grand Tack อธิบายการก่อตัวของดาวอังคาร แผนผังของแถบดาวเคราะห์น้อย และการส่งน้ำมายังโลกผ่านดาวเคราะห์น้อยที่เป็นน้ำแข็งได้อย่างดี แต่ Raymond เน้นว่าเป็นเพียงวิธีหนึ่งในการจับคู่ข้อมูลทั้งหมด “มันเป็นวิวัฒนาการของการคิด” เขากล่าว “มันไม่ใช่ทางออกสุดท้าย”