De la Copernic, oamenii de știință au îndepărtat încet Pământul de „centrul universului” predeterminat. Oamenii de știință recunosc acum că Soarele este o stea obișnuită, nu prea fierbinte, nici prea rece, nici prea luminos, nici prea slab, situat într-un loc aleatoriu într-o galaxie spirală obișnuită. Așadar, când telescopul Kepler și-a început vânătoarea pentru planete în 2009, oamenii de știință se așteptau să găsească sisteme planetare care să semene cu sistemul nostru solar.
În schimb, Kepler a descoperit tipurile de planete care lipsesc din sistemul nostru solar. S-a dovedit că există mult mai multe exoplanete decât credeam: de la „Jupiteri fierbinți” (planetele de dimensiunea Jupiterului) la „super-pământuri” (planete solide masive, care sunt mai mari decât ale noastre). Dintre 1.019 planete confirmate și 4.178 de candidați descoperiți până în prezent, un singur sistem seamănă cu al nostru: cu planetele terestre în apropierea stelei și cu planetele gigant puțin mai departe.
„Nu avem idee de ce sistemul nostru solar este diferit și am dori să obținem un răspuns”, a declarat pentru revista Astrobiologie savantul planetar Kevin Walsh de la Southwest Research Institute din Colorado.
În încercarea de a compara Soarele și planetele sale cu noile sisteme stelare descoperite de Kepler, o pereche de astronomi au sugerat că sistemul nostru solar ar fi putut să conțină cât mai multe patru planete orbitând mai aproape de Soare decât Venus în tinerețea noastră și că numai Mercur a supraviețuit după o serie de coliziuni catastrofale. …
„Una dintre problemele sistemului nostru solar este că conform standardelor lui Kepler, Mercur este prea departe de Soare”, a spus omul de știință planetar Katrin Volk de la Universitatea din Columbia Britanică.
Wolf și colegul ei Brett Gladman din aceeași universitate au sugerat că, la începutul vieții, majoritatea stelelor sunt înconjurate de „sisteme de planete interioare bine împachetate” (STIP). De-a lungul timpului, coliziunile distrug multe dintre aceste planete, lăsându-le aproape de 5-10% din stele observate astăzi.
Dar, deși doar câteva dintre sistemele observate conțin STIP-uri, Wolf consideră că acestea au predominat - iar Soarele ar putea fi un astfel de sistem, ale cărui planete interioare originale au fost distruse.
„Dacă STIP s-ar forma cu ușurință, ar putea fi posibilă găsirea lor în jurul tuturor stelelor, după care 90% dintre ele au fost distruse”, spune Wolf.
Video promotional:
Walsh nu a fost implicat în acest studiu, dar salută activitatea lui Wolf în ceea ce privește potrivirea sistemului solar cu alte sisteme planetare prin utilizarea de modele pentru a căuta planete invizibile care ar fi putut fi în trecut.
„Putem spune că nu ne-am gândit niciodată la asta până acum. Am încercat întotdeauna să potrivim planetele pe care le-am văzut, dar nu cu cele pe care nu le-am văzut. Acum îl vedem în jurul altor stele, deci este o întrebare bună."
Wolf și Gladman și-au dat seama că un număr mic de STIP-uri ar putea arunca lumină asupra motivului pentru care sistemul nostru solar este atât de diferit. O pereche de oameni de știință au luat 13 sisteme observate de Kepler care conțin mai mult de patru planete interioare și au rulat o simulare a acestora de 10 milioane de ani. În zece ocazii, planetele minore au experimentat coliziuni violente care au schimbat structura sistemului planetar. Potrivit oamenilor de știință, probabil că rămășițele vor rămâne stabile mai mult de 10 milioane de ani.
Apoi, echipa a efectuat o altă serie de simulări pe o perioadă lungă de timp pentru a înțelege modul în care sistemele au evoluat pe măsură ce au devenit mai stabile și pentru a-și da seama cum au fost distribuite coliziunile în timp. Ei au descoperit că jumătate din sisteme s-au ciocnit, dar nu au dat semne de dezastru înainte. Sistemele de coliziune au rămas stabile aproape toată întreaga lor viață înainte ca planetele să înceapă să se ciocnească între ele.
Modelarea a arătat că după 5 milioane de ani, aproximativ 5-10% din STIP-urile din eșantion încă nu au obținut stabilitate. Deoarece STIP-urile au fost văzute doar în 5-10% din sistemele planetare observate de Kepler, acest lucru ar putea însemna că toate s-au născut cu STIP, dar 90% din STIP-uri au fost distruse în momentul observațiilor lui Kepler.
„Dacă fiecare stea a avut cândva un sistem STIP, asta ar însemna că noi (designerii de modă) pur și simplu nu am fi realizat-o până când existau planetele”, spune Walsh. - Am încercat întotdeauna să construim modele pentru a obține cele patru planete solide, ignorând posibilitatea ca trei-cinci planete să formeze și mai mult Pământ în interiorul orbitei lui Mercur. Ar fi minunat!.
Dacă totul ar fi așa, Pământul ar înceta să fie o excepție ciudată de la regulile de formare a planetei, așa cum arată observațiile aleatorii. În schimb, s-ar potrivi perfect și nu ar necesita o explicație specială pentru existența sa. Dacă sistemul solar - și pământul, prin urmare, este rar, acest lucru ar putea afecta prevalența vieții în univers; dar dacă urmează procesele obișnuite de formare a sistemelor planetare, atunci nu va fi nimic atât de neobișnuit în acest sens.
Mercur a fost mult timp o problemă pentru oamenii de știință planetari. Pe lângă faptul că este mai departe de Soare decât majoritatea planetelor văzute de Kepler, Mercur este dens împachetat cu elemente grele. O ipoteză cu privire la compoziția sa ciudată include o coliziune care a măturat o crustă ușoară de pe planetă și a lăsat în urmă un strat dens de fier.
În același timp, modelele sistemului solar au returnat prea mult material pentru a explica Mercur singur. Pentru a forma o singură planetă care orbitează Mercur, simulările necesită un gol neobișnuit - o graniță artificială - în praful care înconjoară tânărul Soare, care s-ar întinde aproape la jumătatea orbitei actuale a Pământului. Dacă decalajul s-a întins până la stea, așa cum cred majoritatea oamenilor de știință, acest disc trebuie să fi conținut prea mult material.
Dacă majoritatea sistemelor planetare conțineau STIP-uri atunci când s-au format, sistemul tânăr solar ar fi putut avea și unul. Potrivit lui Wolf, un astfel de scenariu ar elimina nevoia unui decalaj artificial în discul interior și ar explica o planetă bogată în fier. Coliziunile ar permite și compoziția densă a Mercur.
Pentru a testa această posibilitate, Wolf și Gladman au efectuat simulări care au adăugat patru planete cu mase ale Lunii și orbitează la mai puțin de jumătate din distanța de la Pământ la Soare. Aceste planete nu ar fi afectat formarea Venus, Pământ și Marte timp de 500 de milioane de ani, în ciuda coliziunilor care au avut loc între vecinii lor solizi. Kepler a venit în acest scenariu în timpul primelor simulări.
„Nu este neobișnuit să ai câteva planete instabile, iar ceilalți nu simt nimic”, spune Wolf.
Pe măsură ce micile planete interioare s-au ciocnit între ele, s-au întâlnit cu una dintre cele două destine. În unele cazuri, masa planetelor ciocnitoare a fost împușcată, dar apoi consolidată în mai multe corpuri. În alte scenarii mai distructive, mai puțin de 10% din masa inițială a rămas, iar restul a explodat în bucăți mici, în spirală spre o stea sau alte planete. Diferența depinde adesea de cât de repede se mișcă planetele, ciocnindu-se între ele; ca și în cazul unei coliziuni a mașinii, viteza mare duce la o mare distrugere.
Deși alte observații ale lui Kepler cu privire la sistemele STIP au arătat că trei sau mai multe corpuri mari erau consolidate într-una sau două planete de scurtă durată, sistemul nostru solar aparent s-a stricat până la sfârșit. N-a mai rămas decât un singur supraviețuitor.
