Новое исследование показало, что Солнечная система, наш дом, — не такое уж стабильное место. «Хайтек» рассказывает главное.
Ученые провели эксперимент, чтобы устранить два заметных пробела в наших знаниях о планетах.
Как появилась Солнечная система?
Солнечная система сформировалась около 4,5 млрд лет назад из плотного облака межзвездного газа и пыли. В какой-то момент оно рухнуло, возможно, из-за ударной волны соседней взорвавшейся звезды. Так появилась солнечная туманность — вращающийся диск из звездного вещества.
Гравитация притягивала все больше и больше материала в ее центр. В конце концов давление в ядре стало настолько велико, что атомы водорода начали объединяться и образовывать гелий, высвобождая огромное количество энергии. Так и появилось Солнце, собрав в себя более 99% доступной материи туманности. Но на этом все не закончилось.
Материя в диске продолжала слипаться. Ее фрагменты врезались друг в друга, образуя все более и более крупные объекты. Некоторые из них выросли настолько, что гравитация превратила их в сферы. Так появились планеты, обычные и карликовые, а также их луны. Остальная материя осталась не у дел, превратившись в пояс астероидов, который состоит из кусочков ранней Солнечной системы. Другие, более мелкие оставшиеся части стали астероидами, кометами, метеороидами и маленькими спутниками неправильной формы.
Как образовались планеты Солнечной системы?
Порядок и расположение планет и других тел в нашей Солнечной системе обусловлены тем, как она образовалась. Когда Солнце только появилось и было гораздо горчее, чем сейчас, экстремальные температуры могли выдержать только скалистые материалы. По этой причине первые четыре планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс — являются планетами земной группы. Все они небольшие, с твердой каменистой поверхностью.
Тем временем материалы, которые мы привыкли видеть в виде льда, жидкости или газа, осели во внешних регионах молодой Солнечной системы. Гравитация стянула их вместе, и именно там находятся газовые гиганты — Юпитер и Сатурн, а также ледяные — Уран и Нептун. Но что произойдет, если в устоявшейся системе появилась бы еще одна планета?
Согласно эксперименту Калифорнийского университета в Риверсайде, планета земной группы, парящая между Марсом и Юпитером, сможет вытолкнуть Землю из Солнечной системы и уничтожить жизнь на этой планете. Зачем такое предполагать? Главный автор исследования, астрофизик Стивен Кейн объяснил, что провел эксперимент, чтобы устранить заметные пробелы в науке о планетах.
Что мы не знаем о Солнечной системе?
Первый вопрос, который давно мучает ученых, — почему в Солнечной системе наблюдается такой большой разрыв между размерами земных и гигантских газовых планет. Например, есть Земля — самая большая планета земной группы, и Нептун — самый маленький газовый гигант, который в четыре раза шире и в 17 раз массивнее Земли. И между ними нет каких-то промежуточных объектов. Например, в других звездных системах есть много планет с промежуточными массами. Астрономы называют их суперземлями.
Второй вопрос — в расположении относительно Солнца между Марсом и Юпитером. «Между просится что-то среднее. Это похоже на пустую трату места», — объясняет Стивен Кейн.
Эти пробелы лишают науку важных сведений об архитектуре Солнечной системы и эволюции Земли. Чтобы заполнить их, Кейн запустил динамическое компьютерное моделирование планеты между Марсом и Юпитером с разным диапазоном масс, а затем наблюдал влияние на орбиты всех других планет.
Что выяснили ученые?
Результаты, опубликованные в журнале Planetary Science Journal, показали — хорошо, что этой гипотетической планеты между Марсом и Юпитером не существует. Последствия были бы катастрофическими для Солнечной системы. Согласно моделированию, гравитация вымышленной планеты дестабилизировала бы ее. И вот почему.
«Несмотря на то, что многие астрономы мечтали о дополнительной планете в Солнечной системе, хорошо, что у нас ее нет».
Юпитер намного больше, чем все остальные планеты вместе взятые; его масса в 318 раз больше земной, поэтому его гравитационное влияние так велико. Если бы в Солнечной системе появилась суперземля и хоть немного потревожила газовый гигант, все остальные планеты сильно пострадали бы.
В зависимости от массы и точного местоположения суперземли ее присутствие может в конечном итоге выбросить Меркурий, Венеру и даже Землю из Солнечной системы. Также она дестабилизировала бы орбиты Урана и Нептуна, выбросив их в открытый космос. Кроме того, суперземля изменит форму орбиты нашей планеты, сделав ее гораздо более непригодной для жизни.
Почему это важно?
Исследование имеет значение для поиска внеземной жизни. Хотя подобные Юпитеру планеты, газовые гиганты, находящиеся далеко от звезд-хозяев, встречаются только в 10% случаев, их присутствие, как оказалось, влияет на стабильность орбит соседних планет земного типа.
Кроме того, результаты исследования вызывают больше уважения к тонкому порядку, который удерживает планеты вместе вокруг Солнца. «Солнечная система настроена более точно, чем я думал раньше. Все работает как замысловатый часовой механизм. Добавьте лишнюю деталь, и все сломается», — заключает астрофизик.
Читать далее:
Раскрыт секрет долголетия: ученые поняли, как запустить нужный механизм в теле человека