Download mallada

XI COLOQUIO BRASILEIRO DE DINÁMICA ORBITAL
Fuentes Potenciales del agua terrestre
en la región cercana a Júpiter
Esmeralda Mallada y Julio A. Fernández
Depto de Astronomía-Facultad de Ciencias
El agua de los océanos terrestres
• Ni la atmósfera ni los océanos terrestres son
primordiales.
• Se pensaba que una lluvia de cometas había
proporcionado el agua de los océanos.
• La proporción deuterio/hidrógeno en los
océanos terrestres es menor que en los cometas
en que fue medida.
Se observa que la
abundancia de
Deuterio es doble
en los cometas en
que se midió
respecto de los
océanos
terrestres.
Buscando progenitores...
• En el disco de polvo y gas del que se formaron
los planetas el agua sólo condensó a partir de
una distancia al protosol de cerca de 3 UA, a
esa distancia estaría la llamada “línea de
nieve”.
• La proporción D/H en esa zona debió ser más
parecida a la de la Tierra que la de la zona en
que se formaron los cometas. Para que la
proporción de deuterio se reduzca es necesario
que el agua sufra evaporación y nueva
condensación.
El trabajo consiste en integrar órbitas de partículas
testigo, creadas en las zonas apropiadas.
Se espera encontrar partículas que
colisionen con la Tierra, o que tengan
encuentros cercanos con ella, para
derivar las probabilidades de colisión.
Método de trabajo:
se utiliza un integrador en fortran,
implementado por Adrián Brunini de La Plata.
Es un integrador simpléctico, pero en los encuentros
cercanos utiliza la subrutina de Burlisch-Stoer.
Dividimos en dos zonas la región
entre ~3UA y la órbita de Júpiter.
•Una angosta zona en torno de la
órbita de Júpiter. Entre 4.7 UA y
5.7 UA
•Un anillo en el borde exterior del
cinturón principal de asteroides
entre
2.7 UA y 4.95 UA
Características de la primera muestra:
200 partículas en la órbita de Júpiter.
Elementos orbitales
5.0043 UA< a < 5.4035 UA
0.0388 < e < 0.0576
1.0050º < i < 1.9724º
Evolución de la primera muestra:
•En los primeros dos millones de años las partículas
alejadas de los puntos L4 y L5 fueron en su mayoría
eyectadas del sistema o colisionaron con algún planeta.
•De 200 partículas quedan 89, de las que 73 son troyanos.
Son duplicadas mediante la variación aleatoria de su
posición y velocidad.
•A 100 millones de años, sobreviven 111 partículas, todas
como troyanos.
•Algunas pocas partículas de las que escapan hacen
incursión por el sistema solar interior con alguna
probabilidad de encuentro con la Tierra.
•A 120 millones de años, sobreviven 107 troyanos, uno de
los escapados tuvo encuentro con la Tierra a 240 RT
Todo a lo largo de la
integración las posiciones
mostraron este aspecto. Se
ha podido comprobar que
las partículas que escapan
son las de mayor amplitud
de variación del ángulo
jup  ast



crítico(
).
Trayectoria de la partícula en el sistema móvil
Sol - Júpiter
UUU
L4
UU
Sol
Júpiter
Trayectoria de herradura
L4
Sol
Júpiter
L5
Se nota la variación del período de
la oscilación de e
antes del ensanchamiento de la oscilación del ángulo
crítico. Antes de ser
eyectado su distancia perihélica se
hace < 2UA.
Conclusiones preliminares de los Troyanos
• De
200 partículas en la órbita de Júpiter, al cabo de 2 millones de
años 73 se habían estabilizado como troyanos. Al ser duplicadas por
clonación, con pequeñas variaciones en la posición y la velocidad
quedaron integrándose 146 troyanos.
• Al llegar a los 120 millones de años, quedan 107. De los 39 que
escaparon uno colisionó con Júpiter y uno tuvo un encuentro con la
Tierra.
•Una tarea pendiente es analizar la evolución de todos los escapados
para derivar la fracción de ellos que hace incursión por el sistema
interior.
• Se observa que varios de los escapados tienen una oscilación
periódica de la excentricidad de muy largo período que se hace
notoria unos pocos millones de años antes de que se ensanche la
oscilación del ángulo crítico. Se estudiará la posibilidad de que esté
actuando una resonancia secular.
Evolución de la segunda muestra
*En 100 millones de años de las 250 partículas iniciales,
24 colisionaron, tres con el Sol, una con Saturno y el
resto con Júpiter. Otras 102 fueron eyectadas del
sistema, fundamentalmente por la acción de Júpiter.
*La Tierra tuvo 78 encuentros con trece partículas, las
tres que colisionaron con el Sol y diez de las eyectadas.
• 3 UA < a < 4.5 UA
•0.0001 < e < 0.1
•0.00005 rad < i <0.1 rad
Distribución aleatoria,
con resultados casi
uniformes.
•2.7 UA < q < 4.49955 UA
•3.3 UA < Q < 4.95 UA
En la figura siguiente se aprecia el vaciamiento entre
4 UA y 4.5 UA y la excitación de la excentricidad
20 millones de años
a-e después de 19.94 millones de años
0.5
0.45
Se observa que de las
partículas entre 4 y 4.5 UA
0.35
excentricidad
sólo queda una. Hay otras
tres partículas fuera de la
órbita de Saturno.
0.4
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
2.5
3
3.5
4
a UA
4.5
5
A los 60 millones de años, se nota mayor excitación de la
excentricidad. Se mantiene la única partícula entre 4 y 4.5
UA
En el
espacio
a-e
En la figura se ve la
evolución de la primer
partícula que colisionó
con el Sol después de
tener 5 encuentros con
la Tierra.
Colisionó con el Sol
antes de los 5 millones
de años
Partícula
que
colisionó
con el Sol
después de
siete
encuentros
con la
Tierra
Características de los resultados en Asteroides
•Todos los asteroides que colisionan con el Sol, sufren
previamente encuentros con la Tierra. El parámetro de Tisserand
calculado para el sistema Sol Júpiter se hace mucho menor que 3
en estos cuerpos.
•Ninguno de los que colisionan con Júpiter se encuentra con la
Tierra. El parámetro de Tisserand calculado para alguno de
estos cuerpos llega a valores muy poco menores de 3.
•Los otros encuentros de la Tierra son con asteroides cuyo
destino es ser eyectados del sistema. Éstos cuerpos tambien
reducen el parámetro de Tisserand, por lo que sus probabilidades
de colisión con Júpiter se ven reducidas.
T=1/a+2sqrt[2q(1-q/2a)] cos i
U=sqrt(3-T)
Conclusiones
*En ambas muestras se encuentran
cuerpos que se acercan a la Tierra.
*Es necesario ampliar las muestras
para obtener resultados
estadísticamente significativos
*Se hicieron clones de las partículas
con mayores probabilidades de
encuentro y se está integrando.
Composición de fotos de las Leónidas de 2001 (Sobre Uluru)
Autores Vic y Jen Winter (ICSTARS Astronomy) (Visible Nebulosa GUM)