Od Koperníka vedci pomaly presúvajú Zem od svojho vopred určeného „stredu vesmíru“. Vedci teraz pripúšťajú, že Slnko je obyčajná hviezda, nie príliš horúca, príliš studená, príliš jasná, príliš slabá, umiestnená na náhodnom mieste v bežnej špirálovej galaxii. Keď teda Keplerov teleskop začal loviť planéty v roku 2009, vedci očakávali, že nájdu planetárne systémy, ktoré by sa podobali našej slnečnej sústave.
Namiesto toho Kepler objavil typy planét, ktoré v našej slnečnej sústave chýbajú. Ukázalo sa, že existuje omnoho viac exoplanet, ako sme si mysleli: od „horúcich Jupiterov“(planéty veľkosti Jupitera) po „super-zeminy“(masívne pevné planéty, ktoré sú väčšie ako naše vlastné). Z 1 019 potvrdených planét a 4 178 kandidátov, ktoré boli doteraz objavené, sa náš systém podobá iba jednému: pozemské planéty blízko hviezdy a obrovské planéty o niečo ďalej.
"Nemáme tušenie, prečo je naša slnečná sústava iná a radi by sme dostali odpoveď," uviedol pre časopis Astrobiology planetárny vedec Kevin Walsh z Juhozápadného výskumného ústavu v Colorade.
V snahe porovnať Slnko a jeho planéty s novo objavenými hviezdnymi systémami objavenými Keplerom, pár astronómov navrhol, že ako mladý muž naša slnečná sústava môže obsahovať až štyri planéty obiehajúce bližšie k Slnku ako Venuša, a že po sérii katastrofických zrážok prežila iba ortuť. …
"Jedným z problémov našej slnečnej sústavy je to, že podľa Keplerových štandardov je ortuť príliš ďaleko od Slnka," uviedol planetárny vedec Katrin Volk z University of British Columbia.
Vlk a jej kolega Brett Gladman z tej istej univerzity navrhli, že na začiatku života je väčšina hviezd obklopená „systémami tesne zbalených vnútorných planét“(STIP). Kolízie časom zničia mnohé z týchto planét a zostanú blízko 5 - 10% hviezd, ktoré sa dnes pozorujú.
Ale hoci len niekoľko pozorovaných systémov obsahuje STIP, Wolf verí, že kedysi zvíťazili - a Slnko by mohlo byť jedným takým systémom, ktorého pôvodné vnútorné planéty boli zničené.
„Ak by sa STIP vytvoril ľahko, bolo by možné nájsť ho okolo všetkých hviezd, po ktorých bolo 90% zničených,“hovorí Wolf.
Propagačné video:
Walsh nebol zapojený do tejto štúdie, ale víta prácu Wolfa pri zosúlaďovaní slnečnej sústavy s inými planetárnymi systémami pomocou modelov na hľadanie neviditeľných planét, ktoré mohli byť v minulosti.
„Môžeme povedať, že sme o tom nikdy neuvažovali. Vždy sme sa snažili prispôsobiť planéty, ktoré sme videli, ale nie tie, ktoré sme nevideli. Teraz to vidíme okolo iných hviezd, takže je to dobrá otázka. ““
Wolf a Gladman si uvedomili, že malý počet STIPov by mohol vrhnúť svetlo na to, prečo je naša slnečná sústava tak odlišná. Vedci vzali 13 Keplerových systémov, ktoré obsahujú viac ako štyri vnútorné planéty, a spustili ich simuláciu trvajúcu 10 miliónov rokov. Pri desiatich príležitostiach sa na menších planétach vyskytli násilné kolízie, ktoré zmenili štruktúru planetárneho systému. Podľa vedcov zvyšky pravdepodobne zostanú stabilné viac ako 10 miliónov rokov.
Tím potom spustil ďalšiu sériu simulácií počas dlhého časového obdobia, aby pochopil, ako sa systémy vyvíjali, keď sa stali stabilnejšie, a aby zistil, ako sa kolízie rozdelili v priebehu času. Zistili, že polovica systémov sa zrazila, ale vopred nevykazovali známky katastrofy. Kolízne systémy zostali stabilné takmer celý život pred tým, ako sa planéty začali navzájom zrážať.
Modelovanie ukázalo, že po 5 miliónoch rokov približne 5 až 10% STIP vo vzorke nedosiahlo stabilitu. Keďže STIP boli pozorované iba v 5-10% planetárnych systémoch pozorovaných Keplerom, mohlo by to znamenať, že všetky sa narodili so STIP, ale 90% STIP bolo zničených v čase, keď ich Kepler pozoroval.
„Keby každá hviezda mala systém STIP, znamenalo by to, že my (módni návrhári) sme to jednoducho neurobili, keď existovali planéty,“hovorí Walsh. - Vždy sme sa snažili stavať modely, aby sme dostali naše štyri pevné planéty, ignorujúc možnosť, že tri až päť planét formuje ešte viac Zeme na obežnej dráhe Merkúra. Bolo by to úžasné! “.
Ak by to bolo všetko, Zem by prestala byť zvláštnou výnimkou z pravidiel formovania planéty, ako ukazujú náhodné pozorovania. Namiesto toho by to perfektne zapadalo a nebolo by potrebné špeciálne vysvetlenie jeho existencie. Ak je slnečná sústava - a teda aj Zem, zriedkavá, mohlo by to ovplyvniť prevalenciu života vo vesmíre; ale ak to bude nasledovať obvyklé procesy vytvárania planétových systémov, potom na tom nebude nič neobvyklé.
Ortuť je už dlho problémom pre vedcov v oblasti planét. Okrem toho, že je Merkúr vzdialený od Slnka, ako väčšina planét, ktoré vidí Kepler, je husto nabitý ťažkými prvkami. Jedna hypotéza týkajúca sa jeho podivného zloženia zahŕňa kolíziu, ktorá odnesla z planéty ľahkú kôru a zanechala za ňou hustú vrstvu železa.
Modely slnečnej sústavy zároveň vrátili príliš veľa materiálu na vysvetlenie samotnej ortuti. Na vytvorenie jednej planéty obiehajúcej okolo Merkúra si simulácie vyžadujú neobvyklú medzeru - umelú hranicu - v prachu obklopujúcom mladé Slnko, ktorý by sa rozprestieral takmer na pol cesty k terajšej obežnej dráhe Zeme. Ak sa medzera natiahla až po hviezdu, ako väčšina vedcov verí, tento disk musel obsahovať príliš veľa materiálu.
Keby väčšina planetárnych systémov obsahovala STIP, keď sa tvorili, mohla by mať aj mladá slnečná sústava. Podľa Wolfa by takýto scenár odstránil potrebu umelej medzery vo vnútornom disku a vysvetlil by planétu bohatú na železo. Zrážky by tiež umožnili husté zloženie ortuti.
Aby otestovali túto možnosť, Wolf a Gladman vykonali simulácie, ktoré pridali štyri planéty s hmotnosťou Mesiaca a obiehali menej ako polovicu vzdialenosti od Zeme k Slnku. Tieto planéty by neovplyvnili formovanie Venuše, Zeme a Marsu 500 miliónov rokov, napriek kolíziám, ku ktorým došlo medzi ich pevnými susedmi. Kepler prišiel k tomuto scenáru počas prvých simulácií.
„Nie je nezvyčajné mať pár nestabilných planét a ostatní necítia nič,“hovorí Wolf.
Keď sa malé vnútorné planéty zrazili, stretli sa s jedným z dvoch osudov. V niektorých prípadoch bola hmotnosť zrážajúcich sa planét vystrelená, ale potom zlúčená do niekoľkých telies. V iných deštruktívnejších scenároch zostalo menej ako 10% pôvodnej hmoty a zvyšok explodoval na malé kúsky, ktoré sa točili smerom k hviezdam alebo iným planétam. Rozdiel často závisí od toho, ako rýchlo sa planéty pohybujú a vzájomne sa zrážajú; ako pri zrážke s automobilom, vysoká rýchlosť vedie k veľkému zničeniu.
Aj keď Keplerove ďalšie pozorovania STIP systémov ukázali, že tri alebo viac veľkých telies boli zlúčené do jednej alebo dvoch krátkodobých planét, naša slnečná sústava sa zjavne zničila až do konca. Zostal nám iba jeden pozostalý.