El Planeta V es un hipotético quinto planeta terrestre que los científicos de la NASA John Chambers y Jack J. Lissauer postularon que alguna vez existió entre Marte y el cinturón de asteroides . En su hipótesis, el Bombardeo Pesado Tardío de la era Hádica comenzó después de que las perturbaciones de los otros planetas terrestres hicieran que la órbita del Planeta V cruzara hacia el cinturón de asteroides. Chambers y Lissauer presentaron los resultados de las pruebas iniciales de esta hipótesis durante la 33.ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria , celebrada del 11 al 15 de marzo de 2002. [1]
En la hipótesis del Planeta V, se produjeron cinco planetas terrestres durante la era de formación planetaria . El quinto planeta terrestre comenzó en una órbita de baja excentricidad entre Marte y el cinturón de asteroides con un semieje mayor entre 1,8 y 1,9 UA . Si bien vivió mucho tiempo, esta órbita era inestable en una escala de tiempo de 600 millones de años. Finalmente, las perturbaciones de los otros planetas interiores llevaron al Planeta V a una órbita de alta excentricidad que cruzó hacia el cinturón de asteroides interior. Los asteroides se dispersaron en órbitas que cruzaban Marte y resonantes por encuentros cercanos con el Planeta V. Muchos de estos asteroides luego evolucionaron a órbitas que cruzaban la Tierra, lo que aumentó temporalmente la tasa de impacto lunar . Este proceso continuó hasta que el Planeta V se perdió , muy probablemente al impactar el Sol después de entrar en la resonancia secular ν 6. [2]
Como prueba inicial de la hipótesis del Planeta V, Chambers y Lissauer realizaron 36 simulaciones por computadora del Sistema Solar con un planeta terrestre adicional. Se utilizaron una variedad de parámetros para determinar los impactos de la órbita y masa iniciales del Planeta V. Se encontró que el tiempo medio en el que se perdió el Planeta V aumentó de 100 millones de años a 400 millones de años a medida que su semieje mayor inicial aumentó de 1,8 a 1,9 UA. Los resultados consistentes con el Sistema Solar actual fueron más comunes con un Planeta V de 0,25 masas marcianas. En los casos con un Planeta V de mayor masa, las colisiones entre planetas fueron probables. En general, un tercio de estas simulaciones se consideraron exitosas en el sentido de que el Planeta V se eliminó sin impactar con otro planeta. Para probar si el Planeta V podría aumentar la tasa de impacto lunar, agregaron partículas de prueba a una de las simulaciones. Después de un descenso inicial, el número de partículas en órbitas que cruzaban la Tierra aumentó después de que el Planeta V ingresara en el cinturón de asteroides interior, un patrón consistente con el LHB. Estos resultados se presentaron en la 33.ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria. [2]
En un artículo posterior publicado en la revista Icarus en 2007, Chambers informó los resultados de 96 simulaciones que examinaban la dinámica orbital del Sistema Solar con cinco planetas terrestres. En una cuarta parte de las simulaciones, el Planeta V fue expulsado o impactó contra el Sol sin que otros planetas terrestres sufrieran colisiones. Este resultado fue más frecuente si la masa del Planeta V era menor que 0,25 veces la de Marte. Las otras simulaciones no se consideraron exitosas porque el Planeta V sobrevivió durante los mil millones de años que duraron las simulaciones o se produjeron colisiones entre planetas. [3]
La hipótesis del Planeta V terrestre fue examinada por Ramon Brasser y Alessandro Morbidelli en 2011. Su trabajo fue el primero en centrarse en la magnitud del bombardeo causado por el Planeta V. Brasser y Morbidelli calcularon que para crear el Bombardeo Pesado Tardío, el Planeta V tendría que eliminar el 95% del cinturón de asteroides principal anterior al LHB o el 98% del cinturón de asteroides interior (semieje mayor < 2,5 UA). Se descubrió que agotar el cinturón de asteroides principal en un 95% con un Planeta V con una masa de 0,5 veces la de Marte requería que permaneciera en una órbita que cruzara todo el cinturón de asteroides durante 300 millones de años. Esta evolución orbital no se observó en ninguna simulación; el Planeta V generalmente entraba en una órbita que cruzaba la Tierra, lo que resultaba en una vida dinámica corta antes de entrar en dicha órbita. En un pequeño porcentaje de simulaciones, el Planeta V permaneció en el cinturón interior el tiempo suficiente para producir el LHB. Sin embargo, para producir el LHB a partir del cinturón de asteroides interior, sería necesario que este tuviera entre 4 y 13 veces la masa y entre 10 y 24 veces la densidad orbital del resto del cinturón de asteroides. [4]
Brasser y Morbidelli también examinaron la hipótesis de que el Planeta V causó el LHB al interrumpir los supuestos cinturones de asteroides entre los planetas terrestres. Los autores notaron que la falta de detección actual de los restos de estos cinturones impone una restricción significativa a esta hipótesis, requiriendo que se agoten en un 99,99% antes de que se pierda el Planeta V. Si bien esto ocurrió en el 66% de las simulaciones compatibles con el Sistema Solar actual para un cinturón Venus-Tierra, no ocurrió en ninguna para el cinturón Tierra-Marte debido a su mayor estabilidad. Morbidelli y Brasser concluyeron a partir de este resultado que un cinturón Tierra-Marte no podría haber contenido una población significativa. Aunque el Planeta V podría generar un Bombardeo Pesado Tardío al interrumpir solo un cinturón masivo Venus-Tierra, los autores observaron que no se han producido diferencias significativas en estos cinturones en los modelos de formación planetaria. [4]
Recientemente se ha propuesto como explicación del Bombardeo Pesado Tardío el impacto del Planeta V sobre Marte, que dio origen a la Cuenca Borealis. Los restos de este impacto tendrían una distribución de tamaño diferente a la del cinturón de asteroides, con una fracción menor de cuerpos grandes, y darían lugar a un número menor de cuencas de impacto gigantes en relación con los cráteres. [5] [6]