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ジャイアント・インパクトの原因となった天体、テイアについて
テイアについての質問です。 40億年以上前にラグランジュ点L4またはL5にて形成され、その後軌道を乱し、地球に衝突した考えられていると理解しています。 この学説に則った場合の質問ですが、 (1)具体的に誕生したのは、地球の誕生と同じ頃の46億年前頃と考えていいのでしょうか。 (2)テイアの組成は地球とほぼ同じだったと考えて差し支えないのでしょうか。 (3)ラグランジュ点に比較的大きな天体が形成されるということは惑星形成過程においては、比較的頻繁にあり得ることなのでしょうか。シミュレーションではこのような現象はよく見られるのでしょうか。 (4)現在、太陽系内でL4，L5に限らずラグランジュ点に大きな天体を持つ惑星を知らないのですが、他にもある、または、あったことが確認されているのでしょうか。 (4)テイアはなぜ軌道を乱したのでしょうか。他の惑星の重力による影響が考えられますが、具体的にはどの惑星でしょう。シミュレーション結果などはあるのでしょうか。 (5)テイアが形成されたのは具体的にL4とL5のどちらと考えられているのでしょうか。また、地球に衝突したのは公転面の内側なのでしょうか、外側だったのでしょうか。 以上、詳しい方、お願いします。 できれば専門的な教育を受けた方にお答え頂きたいと思っています。 素人の方の自説の展開は、当方その当否を判断できないので、今回はどうかご遠慮下さい。
- Doppel-G
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- SPROCKETER
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太陽と地球のラグランジュ軌道Ｌ４とＬ５のどちらかに火星ほどの天体が自然に出来て、その後に軌道が乱れて地球に衝突したという説のようですが、信じない方が良いです。太陽と木星のラグランジュ軌道にもトロヤ小惑星群と呼ばれる天体の大集団がありますが、どれも小さな小惑星ばかりで月のように大きな物は存在しません。ラグランジュ軌道に月のような比較的大きな天体が出来るとは思えません。 また、ジャイアントインパクト説そのものが現在、懐疑的な見方がされています。月に大量の氷が発見されたり、月の岩石に水分が多く含まれているのが発見されたり、従来のジャイアントインパクト説では説明出来ない事実が明らかになって来ています。 何よりも、ジャイアントインパクト説によって証明出来る惑星と衛星の系は、冥王星とカロン、天王星と衛星群がありますが、どれも自転軸が横倒しになっていて、これは衝突位置の誤差が大きいのを意味しています。 それにも関わらず、地球と月だけは非常に僅かな誤差で衝突が起こっているわけで、衝突箇所も極めて狭い領域に限られます。偶然だけで、こんなことが起こるとは考えにくいですね。 ジャイアントインパクトで月が出来たのだとすれば、他の惑星でも同じことが起こっていたはずですが、金星は自転軸が真っ直ぐですし、火星は小さな衛星しかありません。ジャイアントインパクトが起こっても、必ず巨大衛星が出来るわけではないようです。 ジャイアントインパクト説の最も大きな疑問点は、月以外に小天体が１つも地球の周囲にないのはなぜかという問題です。冥王星にはカロン以外にも小衛星が多数見つかっています。天王星にも５大衛星の他に多くの小衛星があります。地球と月だけが自然の小衛星が存在しない特異な例なのです。 ジャイアントインパクトで月が出来たのであれば、地球と月との間、月の向こう側に小さな小惑星ぐらいの衛星が多数見つかっても良いはずです。大衝突が起こったのですから、破片が多く飛び散って衛星として公転している可能性が大きいはずです。それが存在しないのが大きな疑問ですね。 恒星には、地球と月のように同じぐらいの大きさの星が連星になっている例がありますが、衝突で連星になったという学者はいませんよね。謎を解く鍵は、そこにあるように思います。
＞できれば専門的な教育を受けた方にお答え頂きたいと思っています。 それ相応の努力が必要です。 質量の違う天体を同一軌道上で同じ速度で運動させる事は不可能です。 ３点問題として解決する必要があります。 Ｌ４。
- Tacosan
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素人考えですが, 「ラグランジュ点の惑星」を仮定しないとダメなのかなぁ? とりあえずシミュレーションの結果としては 「暴走的成長による原始惑星の形成」から「共鳴効果による原始惑星同士の衝突」 が得られています. まず暴走的成長の結果, 原始惑星はだいたい地球の 1/10 程度の質量で, かつ (太陽から) ほぼ等距離に配置されます. その後, (主に木星から, そして副次的に土星から) 共鳴を受けると徐々に内側へと原始惑星の軌道が進化します. そして, 軌道が交差するようになると衝突が起きるようになります. この「共鳴による軌道進化」の結果として, 地球や金星が今の大きさになったと考えられています. 土星の影響で共鳴を受ける範囲が金星軌道のちょっと内側までに限定されるため, 水星は衝突を経験することなく現在まで生き残っているようです. つまり, (大きさから考えると) 地球は 10回くらいの「原始惑星の衝突」を体験しているわけで, そのうち最後の 1回に「ラッキーヒット」があったという可能性はあると思います. ついでですが土星領域より外の原始惑星については「外側へ」と軌道が進化するそうです. つまり, 天王星や海王星は現在の位置よりも内側で誕生し, 木星や土星との相互作用の結果外側へと軌道が押しやられたということです. 冥王星のように, 海王星と 3:2 の共鳴状態にある太陽系外縁天体 (plutino) はこの過程で海王星との共鳴に入ったと考えられています.
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補足
テイアがラグランジュポイントに形成されたとする確実な証拠があるかどうかは知りませんが、一応、テイアがラグランジュポイントに形成されたとする学説に則った場合の質問です。 ですので、木星の摂動によって原始惑星の軌道が歪められ、その結果、ジャイアントインパクトが生じたとする考え方を否定するつもりはありませんが、今回の質問の範疇ではありません（ただお答え頂いたことには感謝しております）。 質問の中心は、惑星形成過程においてラグランジュポイントに火星ほどもある大きな天体が形成されるのが一般的なのか、それがいつ頃出来てどんな天体だったのか、なぜ軌道を乱したのか、どのようにして衝突したのか、というような点にあります。 自分は専門家じゃないので読んでませんが、論文があるようです。 http://arxiv.org/PS_cache/astro-ph/pdf/0405/0405372v2.pdf 専門家の方などで読んだ方がいらっしゃったら教えてもらえると有難いです。