books planetary migration

وفقًا لفرضية السديم، قد يكون الكوكبان الخارجيان في «المكان الخطأ». يتواجد أورانوس و‌نبتون، المعروفان باسم «‌عمالقة الجليد» في منطقة الكثافة المنخفضة للسّديم الشّمسي والأزمنة المداريّة الأطول مما جعل تكوينهما غير مُحتمل إلى حد كبير. وبدلاً من ذلك، يُعتقد أن الاثنين قد تشكّلا في مدارات بالقرب من كوكب المُشتري وزحل، المعروفين باسم «‌عمالقة الغاز»، حيث توفر المزيد من المواد، وقد هاجروا خارجًا إلى مواقعهم الحاليّة على مدى مئات الملايين من السنين. تعد هجرة الكواكب الخارجية ضروريّة أيضًا لحساب وجود وخصائص المناطق الخارجيّة للنّظام الشّمسيّ.

بعد نبتون، يستمر النّظام الشمسي في حزام كايبر، والقرص المتناثر، وسحابة أورط، وهي ثلاث مجموعات متفرقة من الأجسام الجليدية الصغيرة يعتقد أنها نقاط الأصل لمعظم المذنبات المرصودة. على مسافة بعيدة من الشمس، كان التراكم بطيئًا جدًا للسماح للكواكب بالتشكل قبل أن يتشتت السديم الشمسي، وبالتالي افتقر القرص الأولي إلى كثافة الكتلة الكافية للاندماج في كوكب. يقع حزام كايبر بين 30 و55 وحدة فلكية من الشمس، بينما يمتد القرص المبعثر إلى أكثر من 100 وحدة فلكية، وتبدأ سحابة أورط البعيدة بحوالي 50000 وحدة فلكية. في الأصل، كان حزام كايبر أكثر كثافة وأقرب إلى الشمس، مع حافة خارجية عند حوالي 30 وحدة فلكية. كان من الممكن أن تكون حافتها الداخلية وراء مداري أورانوس ونبتون، والتي كانت بدورها أقرب بكثير إلى الشمس عندما تشكلت (على الأرجح في نطاق 15-20 وحدة فلكية)، وفي 50٪ من عمليات المحاكاة انتهى بها الأمر في مواقع متقابلة، حيث كان أورانوس بعيدًا عن الشمس من نبتون.

وفقًا لنموذج نيس، بعد تكوين النظام الشمسي، استمرت مدارات جميع الكواكب العملاقة في التغير ببطء، متأثرة بتفاعلها مع العدد الكبير من الكواكب الصغيرة المتبقية. بعد 500-600 مليون سنة (منذ حوالي 4 مليار سنة) سقط كوكب المشتري وزحل في صدى2: 1: دار زحل حول الشمس مرة واحدة لكل مدارين حول كوكب المشتري. تسبب هذا الرنين في دفع جاذبية ضد الكواكب الخارجية، مما تسبب في اندفاع نبتون عبر أورانوس ودفعه إلى حزام كويبر القديم. نثرت الكواكب غالبية الأجسام الجليدية الصغيرة إلى الداخل، بينما كانت تتحرك إلى الخارج. ثم تبعثرت هذه الكواكب الصغيرة بعيدًا عن الكوكب التالي الذي صادفته بطريقة مماثلة، حيث تحركت مدارات الكواكب إلى الخارج أثناء تحركها إلى الداخل. استمرت هذه العملية حتى تفاعلت الكواكب الصغيرة مع كوكب المشتري، الذي أرسلته جاذبيته الهائلة إلى مدارات إهليلجية للغاية أو حتى طردتها تمامًا من النظام الشمسي. تسبب هذا في تحرك المشتري للداخل قليلاً. تلك الأجسام التي نثرها المشتري في مدارات إهليلجية عالية شكلت سحابة أورط. والأجسام المبعثرة بدرجة أقل بواسطة نبتون المهاجرة شكلت حزام كايبر الحالي والقرص المبعثر. يشرح هذا السيناريو الكتلة المنخفضة الحالية لحزام كايبر والقرص المتناثر. وأصبحت بعض الأجسام المتناثرة، بما في ذلك بلوتو، مرتبطة جاذبيًا بمدار نبتون، مما أجبرها على إحداث صدى متوسط الحركة. في النهاية، أدى الاحتكاك داخل القرص الكوكبي إلى جعل مدارات أورانوس ونبتون دائرية مرة أخرى.

على عكس الكواكب الخارجية، لا يُعتقد أن الكواكب الداخلية قد هاجرت بشكل كبير على مدى عمر النظام الشمسي، لأن مداراتها ظلت مستقرة بعد فترة التأثيرات العملاقة.

وفي دراسة أجراها معهد ساوث ويست للأبحاث ، سان أنطونيو، تكساس، نُشرت في 6 يونيو 2011 تسمى «فرضية تغير الاتجاه الكبرى» للإجابة على سؤال هو لماذا ظهر كوكب المريخ صغيرًا جدًا مقارنة بالأرض؟ تقترح أن كوكب المشتري قد هاجر إلى الداخل إلى مسافة 1.5 وحدة فلكية من الشمس. وبعد أن تشكل زحل، وهاجر إلى الداخل، وأسس 2: 3 متوسط الرنين للحركة مع كوكب المشتري، تفترض الدراسة أن كلا الكوكبين قد هاجرا إلى مواقعهما الحالية. وبالتالي، فإن كوكب المشتري قد استهلك الكثير من المواد التي كانت ستخلق كوكبًا أكبر من المريخ. كما تعيد نفس عمليات المحاكاة إنتاج خصائص حزام الكويكبات الحديث، مع الكويكبات الجافة والأجسام الغنية بالمياه المشابهة للمذنبات. ومع ذلك، فمن غير الواضح ما إذا كانت الظروف في السديم الشمسي ستسمح لكوكب المشتري وزحل بالعودة إلى مواقعهما الحالية، ووفقًا للتقديرات الحالية، يبدو أن هذا الاحتمال غير مرجح. علاوة على ذلك، توجد تفسيرات بديلة للكتلة الصغيرة للمريخ.