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宇宙:カオス的な力学の結果としての3/2の自転-軌道共鳴への水星の捕捉

Nature 429, 6994 doi: 10.1038/nature02609

水星は、3/2の自転-軌道共鳴に捕捉されており、太陽の周りを2回公転する間に、自転軸を中心に3回自転する。この平衡状態の安定性はよく立証されているが、この状態が最初にどのように生じたかについて、我々の理解は不十分なままである。一定のトルクをもった非現実的な潮汐モデル(このモデルは惑星の秤動について観測される減衰を説明できない)を適用しない限り、3/2の共鳴の捕捉に対して計算される確率は非常に低い(約7%)。このことから、核-マントルの摩擦が捕捉の確率を増加させる可能性があるという案が導かれるが、そのような過程には核の粘性で非常に限定された値が必要となる。本論文では、水星の軌道のカオス的な進化により、この惑星がたどった歴史の間に0.325を超える離心率が生じることが可能であり、これによりきわめて効果的に3/2の共鳴への捕捉が起きることを示す。水星の1,000例の軌道について40億年分にわたり行った我々の数値積分によると、3/2の自転-軌道共鳴状態への捕捉は、この惑星の進化で最も可能性が高い最終結果であり、全例の55.4パーセントで出現した。

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