Новое исследование показывает, что орбиты восьми планет Солнечной системы и сотен их спутников не совсем сходятся. Ученые провели более сотни компьютерных симуляций ранней истории нашего космического окружения и пришли к выводу: когда-то во внешней части Солнечной системы могли вращаться две дополнительные планеты-гиганта. Они помогали формировать орбиты других планет, пока в конце концов не были выброшены в межзвездное пространство, пишет Live Science.
Планеты-изгои
Молодая Солнечная система постоянно менялась. Одно из кардинальных переустройств, получившее название «нестабильность планет-гигантов», заставило Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун сместиться со своих первоначальных позиций и оказаться дальше от Солнца. Эта миграция, впервые описанная в 2005 году астрономами из Ниццы, вероятно, началась из-за слишком тесных сближений планет с остатками планетарных строительных блоков — планетезималей. Согласно более поздним уточнениям 2011 года, могла существовать и пятая планета-гигант, гравитационные столкновения которой с соседями привели к ее изгнанию из системы.
Однако о пропавшей планете известно мало. Авторы нового исследования решили систематически проверить, как близкие столкновения планет-гигантов влияют на орбитальную стабильность их спутников. Для этого они использовали компьютерные модели ранней внешней Солнечной системы. Каждая модель отслеживала траектории планет-гигантов и тысяч планетезималей на протяжении 20 млн лет.
Из ранее созданной базы данных ученые отобрали 122 симуляции, финальные конфигурации которых в целом напоминали современное расположение планет-гигантов. Примерно две пятых этих симуляций начинались с пяти планет-гигантов, остальные — с шести. Затем астрономы «переиграли» последовательности столкновений планет-гигантов и их спутников.
Моделирование показало, что дополнительная планета (или планеты) то сближалась с соседями, то удалялась от них, пока в конце концов не покидала систему. Но был и неожиданный результат: спутники Юпитера оставались стабильными в основном в тех моделях, где было два дополнительных ледяных гиганта, а спутники Урана — в тех, где была только одна дополнительная планета. Иными словами, спутники Юпитера и Урана, вероятно, сформировались в результате разных событий — это удивило исследователей.
Подтверждение гипотезы
Ученые отметили, что три крупных спутника Юпитера — Ио, Европа и Ганимед — сегодня находятся в сложном резонансе 1:2:4. Ио совершает четыре оборота вокруг Юпитера за каждые два оборота Европы и один оборот Ганимеда. Такой идеально сбалансированный танец говорит о том, что спутники Юпитера практически не менялись с момента формирования, и это подтверждает гипотезу о существовании двух дополнительных ледяных гигантов.
Перемещаясь между газовыми гигантами и Ураном, эти дополнительные планеты, вероятно, дестабилизировали спутники Урана, что привело к их столкновениям. Такие катаклизмы вызвали бы частичное разрушение спутников и испарение летучих веществ, включая лед, который позже осел на их остатках. Возможно, именно поэтому на спутнике Урана Миранде льда на 50% больше, чем на других спутниках этой планеты.
Впрочем, это не единственное возможное объяснение. В двух симуляциях воспроизвели сценарий, близкий к современной Солнечной системе, где спутники Юпитера и Урана пережили одну и ту же нестабильность. В этих случаях речь шла только об одной дополнительной планете-гиганте. Так что для окончательного ответа — один был ледяной гигант или два — потребуются новые расчеты. Ранее ученые связали гибель звезд и зарождение жизни на планетах.
О ныне исчезнувших планетах известно немного, в основном об их массе. В сценариях с пятью планетами одна дополнительная планета имела массу, близкую к массе Нептуна. В сценариях с шестью планетами две дополнительные планеты имели массу между массой Земли и Нептуна, что делает их «суперземлями». Поскольку их массы не слишком отличаются от масс Урана и Нептуна, их физические свойства, вероятно, напоминают эти планеты. Исследователи не планируют активно искать планеты-изгои, но продолжат изучение спутников Урана, чтобы выявить признаки их былого разрушения и определить реальные последствия таких нестабильностей.
Телескоп «Хаббл» заснял последний «вздох» умирающей звезды
Звезда, которую считали умирающей, возрождается как феникс
Читайте «Мою Планету» в MAX