Четири от земеподобните планети на Слънчевата система, включително Земята и отдавна изгубен свят, вероятно са започнали живота си, обикаляйки около Слънцето в определен ритъм, сочи ново изследване. Според учените тези планети са се образували по-рано, отколкото се е смятало досега.
Астрономите се интересуват все повече от това как планетните системи променят вътрешната си архитектура в космически времеви мащаби, мотивирани от няколко скорошни открития на семейства екзопланети, като например седем планети, обикалящи около малката звезда TRAPPIST-1.
ОЩЕ: Останките от древна планета лежат дълбоко в Земята (ВИДЕО)
Минали изследвания са установили, че един ранен етап от метаморфозата на планетното семейство включва двойки, тройки или цели системи, движещи се в ритъм – наречен резонанс – около родителската си звезда. Планетите в резонанс имат орбитални периоди, които образуват съотношение на цяло число. В системата TRAPPIST-1 например най-вътрешната планета, TRAPPIST-1 b, прави осем обиколки срещу пет орбити на най-близкия си съсед.
NASA/JPL/ASU
Резонанс възниква между планети, родени в протопланетен диск – диск от отломки, обграждащ млада звезда, – който все още съдържа газ. Такива планети преминават през газа, обменяйки въртеливото си движение с него, което често ги кара да се движат към звездата. Много от тези планети може да се приближат достатъчно една до друга, за да „резонират“ орбиталните им периоди или да станат кратни на цяло число.
ОЩЕ: Земята откраднала Луната от преминаваща двойна система?
Днес планетите на Слънчевата система не са в резонанс (въпреки че Венера и Марс са близки, със съотношение на орбитални периоди от 3,05:1). Но през 2005 г. астрономите са установили, че Юпитер и Сатурн са танцували в резонансен ритъм скоро след раждането си. Този танц обаче бил преустановен рязко преди 4,4 милиарда години, когато протопланетарният газов диск започнал да се изпарява, избутвайки Сатурн, Уран и Нептун навън в събитие, наречено гигантска планетарна нестабилност.
Досега обаче никой не е изследвал дали земеподобните планети някога са били в резонанс, казва пред Live Science Крис Ормел, доцент в университета „Цинхуа“ в Китай и съавтор на новото изследване. Причината е, че „алтернативна теория – че планетите са се образували от серия гигантски удари – се е смятала за адекватна“, за да обясни как се държат в момента, казва той.
ОЩЕ: Нов обект е открит отвъд Плутон – възможна древна реликва от Слънчевата система
Но изследване от 2013 г., анализиращо марсианските изотопи, предполага, че земеподобните планети биха могли да са се образували, когато протопланетарният диск все още е бил богат на газ, около 10 милиона години след раждането на Слънчевата система. Това означава, че земеподобните планети може някога да са били в резонанс.
NASA
За да изследват хипотезата, авторите на новото изследване създали компютърни модели на младата Слънчева система. Всеки модел включвал две гигантски планети – Юпитер и Сатурн – заедно с четири скалисти свята: Марс, Тея (хипотетичен обект с размерите на Марс, чийто сблъсък с ранната Земя се смята, че е образувал нашата Луна), ранната Земя (преди сблъсъка на Тея) и Венера. Смята се, че Меркурий е създаден от гигантски удари, така че изследователите го изключили от симулациите.
ОЩЕ: Орбитата на Земята около Слънцето не е това, което си мислите
Във всички модели екипът поставил Сатурн по-близо до Юпитер, отколкото е днес, и накарал скалистите светове да растат чрез натрупване на камъчета или по-големи, трилионтонни скални блокове. В повечето симулации Венера, Земята, Тея и Марс образували резонансна верига 2:3:4:6 в рамките на един милион години симулирано време.
След това изследователите извършили 13 200 симулации на потенциалните движения на планетите за интервал от 100 милиона години, като отчитали гравитационното привличане, което всяка планета упражнява върху останалите. На границата от 10 милиона години обаче изследователите накарали Сатурн да се движи навън, „за да симулират нестабилността на гигантската планета“, казва Шуо Хуанг, докторант в университета „Цинхуа“ и първи автор на изследването.
NASA
Изследователите установили, че въз основа на избраните параметри до половината от симулациите пресъздават текущата конфигурация на земеподобните планети. Това включва аспекти като възникването на единичен сблъсък между Тея и Земята и съотношението на орбиталния период 3,05:1 на Венера и Марс – реликва от миналия им резонанс.
ОЩЕ: Астрономи подозират, че Меркурий е жертва на сблъсък на планети
Една планета, която би могла да потвърди колко стари са скалистите вътрешни светове, е Венера. Тъй като тя (за разлика от Земята и Марс) не е претърпяла никакви гигантски удари, авторите смятат, че мантията ѝ ще отразява древния ѝ произход. Бъдещи мисии биха могли да събират такива проби от мантията, допълва Хуанг.
Изводите също така показват, че външните планети гиганти може да са дестабилизирали значително вътрешните си спътници. Авторите казват, че това може да обясни защо резонансни системи като TRAPPIST-1 нямат гигантски външни планети.
Новото изследване е публикувано в The Astrophysical Journal.
