Forskare vid Southwest Research Institute studerade ett ovanligt par asteroider och upptäckte att deras existens pekar på en tidig planetarrangemang i vårt solsystem.

Dessa kroppar, kallad Patroclus och Menoetius, är mål för NASA:s kommande Lucy -uppdrag. De är cirka 70 mil breda och kretsar runt varandra när de kollektivt cirklar runt solen. De är den enda stora binären som är känd i befolkningen av forntida kroppar som kallas trojanska asteroider. De två svärmarna av trojaner kretsar på ungefär samma avstånd från solen som Jupiter, en svärm som kretsar framför, och den andra efterföljande, gasjätten.

"Trojanerna fångades sannolikt under en dramatisk period av dynamisk instabilitet när en skärmskada mellan solsystemets jätteplaneter - Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus - inträffade, "sade forskaren vid SwRI Institute Dr. David Nesvorny. Han är huvudförfattare till tidningen, "Bevis för mycket tidig migration av solsystemplaneterna från Patroclus-Menoetius Binary Jupiter Trojan, "publicerad i Natur Astronomi . Denna skakning drev Uranus och Neptunus utåt, där de stötte på en stor urbefolkning av små kroppar som tros vara källan till dagens Kuiperbältsobjekt, som kretsar vid kanten av solsystemet. "Många små kroppar i detta urkuiperbälte var utspridda inåt, och några av dem fastnade som trojanska asteroider. "

En viktig fråga med denna utvecklingsmodell för solsystemet, dock, har varit när det ägde rum. I det här pappret, forskare visar att själva existensen av Patroclus-Menoetius-paret indikerar att den dynamiska instabiliteten bland de gigantiska planeterna måste ha inträffat inom de första 100 miljoner åren efter solsystembildningen.

De senaste modellerna av små kroppsbildningar tyder på att dessa typer av binärer är rester av de allra tidigaste tiderna i vårt solsystem, när par av små kroppar kunde bildas direkt från ett kollapsande moln av "småsten".

"Observationer av dagens Kuiperbälte visar att binära sådana här var ganska vanliga i antiken, "sa doktor William Bottke, chef för SwRI:s rymdstudier, som var medförfattare till tidningen. "Endast ett fåtal av dem finns nu inom Neptuns bana. Frågan är hur man ska tolka de överlevande."

Hade instabiliteten försenats många hundratals miljoner år, som föreslagits av vissa utvecklingsmodeller för solsystemet, kollisioner i den ursprungliga småkroppsskivan skulle ha stört dessa relativt ömtåliga binärer, lämnar ingen att fångas i den trojanska befolkningen. Tidigare dynamiska instabiliteter skulle ha lämnat fler binära filer intakta, öka sannolikheten för att åtminstone en skulle ha fångats i den trojanska befolkningen. Teamet skapade nya modeller som visar att förekomsten av binären Patroclus-Menoetius starkt indikerar en tidigare instabilitet.

Denna tidiga dynamiska instabilitetsmodell har viktiga konsekvenser för markbundna planeter, särskilt när det gäller ursprunget till stora slagkratrar på månen, Kvicksilver och Mars som bildades för cirka 4 miljarder år sedan. Det är mindre sannolikt att slagkropparna som gjorde dessa kratrar har kastats in från solsystemets yttre områden. Detta kan innebära att de är gjorda av småkroppsrester av den jordbaserade planetbildningsprocessen.

Detta arbete understryker vikten av de trojanska asteroiderna för att belysa vårt solsystems historia. Mycket mer kommer att läras om Patroclus-Menoetius binärt när NASA:s Lucy-uppdrag, ledd av SwRI -forskare och pappersförfattare Dr Hal Levison, undersöker paret 2033, som kulminerade ett 12-årigt uppdrag att turnera båda trojanska svärmarna.