Een astrofysica-team van de Universiteit van Oklahoma legt uit waarom de groei van Mars werd belemmerd door een orbitale instabiliteit tussen de gigantische planeten van het buitenste zonnestelsel in een nieuwe studie over de evolutie van het jonge zonnestelsel. De OU-studie bouwt voort op het algemeen aanvaarde Nice-model, die een planetaire instabiliteit oproept om veel eigenaardige waargenomen aspecten van het buitenste zonnestelsel te verklaren. Een OU-model maakte gebruik van computersimulaties om te laten zien hoe de aanwas (groei) van de planeet wordt gestopt door de instabiliteit van het buitenste zonnestelsel. Zonder het, Mars had mogelijk een grotere, bewoonbare planeet zoals de aarde.

"Deze studie biedt een eenvoudige en elegantere oplossing voor waarom Mars klein is, onvruchtbaar en onbewoonbaar, " zei Matthew S. Clement, OU afgestudeerde student in de Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, OU Hogeschool voor Kunsten en Wetenschappen. "De specifieke dynamiek van de instabiliteit tussen de gigantische planeten zorgde ervoor dat Mars niet uitgroeide tot een planeet met de massa van de aarde."

Clemens en Nathan A. Kaib, OU hoogleraar astrofysica, werkte met Sean N. Raymond, de universiteit van Bordeaux, Frankrijk, en Kevin J. Walsh, Zuidwest-onderzoeksinstituut, om het effect van de instabiliteit van het Nice Model op het proces van terrestrische planetaire vorming te onderzoeken. Het onderzoeksteam gebruikte computerbronnen van het OU Supercomputing Center for Education and Research en het aanhoudende peta-scale computing-project van Blue Waters om 800 computersimulaties van dit scenario uit te voeren.

Het doel van deze studie was om gesimuleerde systemen te onderzoeken die ook aardachtige planeten met Mars-analogen produceerden. Recente geologische gegevens van Mars en de aarde geven aan dat de vormingsperiode van Mars ongeveer 10 keer korter was dan die van de aarde, wat heeft geleid tot het idee dat Mars werd achtergelaten als een 'gestrand planetair embryo' tijdens de vorming van de binnenplaneten van de zon. De vroege instabiliteit van de planeet die in dit onderzoek wordt gemodelleerd, biedt een natuurlijke verklaring voor hoe Mars als een 'gestrand embryo' uit het proces van planeetvorming is gekomen.

Het succes van de simulaties van terrestrische planetaire vorming voor deze studie bleek verband te houden met de gedetailleerde evolutie van de twee gigantische planeten van het zonnestelsel - Jupiter en Saturnus. Systemen in de studie waar de banen van Jupiter en Saturnus na instabiliteit het meest leken op hun huidige banen, produceerden ook systemen van terrestrische planeten die op het huidige zonnestelsel leken.

Een krant, "Mar's groei belemmerd door een vroege instabiliteit van de gigantische planeet, " is gepubliceerd in de online versie van het wetenschappelijke tijdschrift Icarus .