Dynamical evolution of the main asteroid belt in the primordial solar system

Τις τελευταίες δεκαετίες η κατανόησή μας για την εξέλιξη του Ηλιακού Συστήματος έχει βελτιωθεί σε μεγάλο βαθμό. Οι πάλαι ποτέ θεωρούμενες «στατικές» τροχιές των γιγάντων πλανητών, πιστεύουμε πλέον πως είναι αποτέλεσμα ενός βίαιου παρελθόντος, το οποίο επηρέασε και το υπόλοιπο Ηλιακό Σύστημα. Οι ελάσσονες πλανήτες, συγκεντρωμένοι σε πληθυσμούς όπως η Κυρια Ζώνη των Αστεροειδών, η ζώνη του Κάιπερ και το νέφος του Όορτ αποτελούν αξιόπιστα μέσα για την εξερεύνηση αυτού του εξελικτικού μονοπατιού. Θεωρώντας την «Αστάθεια των Γιγάνων Πλανητών» ως ένα ορόσημο στην ιστορία του Ηλιακού Συστήματος, χαρακτηρίζουμε ως «πρώιμη» την δομή της κύριας ζώνης των αστεροειδών που προϋπάρχει αυτού του γεγονότος. Η παρούσα εργασία εστιάζει στην εξέλιξη της πρώιμης ζώνης των αστεροειδών κατά τα πρώτα στάδια της ζωής του Ηλιακού Συστήματος, ξεκινώντας πριν απο τη διάλυση του πρωτοπλανητικού δίσκου αερίου και εκτείνεται μέχρι τη δημιουργία των γήινων πλανητών. Είναι ευρέως αποδεκτό οτι ένας αρχικά «επίπεδος» δίσκος αστεροειδών, κινούμενων σε σχεδόν κυκλικές και συνεπίπεδες τροχιές δεν μπορεί να εξελιχθεί στην σημερινή παρατηρήσιμη κατανομή εαν οι γίγαντες πλανήτες ακολουθούσαν για πάντα τις ίδιες αναλλοίωτες τροχιές. Συνεπώς η Κύρια Ζώνη των Αστεροειδών πρέπει να είχε υποστεί απώλεια μάζας και διέγερση στις κλίσεις και εκκεντρότητες των τροχιών, πριν οι πλανήτες φθάσουν στην τελική τους θέση. Στο μοντέλο ελέλιξης του πρώιμου Ηλιακού Συστήματος που κατασκευάσαμε, θεωρήσαμε το Δία και τον Κρόνο παγιδευμένους σε συντονισμό μέσης κίνησης, οι οποίοι αλληλεπιδρούν βαρυτικά με έναν αρχικά επίπεδο δίσκο αστεροειδών και έναν πληθυσμό πλανητικών εμβρύων με μάζες ίσες με του Άρη. Ταυτόχρονα το όλο σύστημα βρίσκεται στο βαρυτικό πεδίο του συνεχώς εξαντλούμενου δίσκου αερίου. Ο δίσκος αυτός μεταβάλλει με το χρόνο το ρυθμό μετάπτωσης του μήκους του αναβιβάζοντος συνδέσμου και του μήκους του περιηλίου των τροχιών όλων των σωμάτων που κινούνται μέσα σε αυτόν. Αυτό οδηγεί στην εμφάνιση αιώνιων συντονισμών οι οποίοι σαρώνουν ολόκληρη ή μέρη της Κύριας Ζώνης καθώς ο δίσκος διαλύεται. Η συνέργεια όλων αυτών των μηχανισμών μπορεί κάτω απο συγκεκριμένες συνθήκες, όπως φανερώνουν τα αποτελέσματά μας, να εξηγήσει την πρώιμη κατανομή της Κύριας Ζώνης των αστεροειδών, όπως επίσης την κατανομή της μάζας και των τροχιών των γήινων πλανητών.