Јупитер убиецот на планетите Телеполис
Дијаграм на Јупитер: внатрешно работење, површина, прстени и внатрешни месечини. Слика: Келвинсонг. Лиценца: CC-BY-SA-3.0
Тој го има Марс под контрола и уништи можни суперземи: Гасниот гигант Јупитер помогна во обликувањето на нашиот сончев систем како ниедна друга планета
Јупитер е долго познат на астрономите. Знаеме дека станува збор за гасен гигант со маса од 317,8 Земја. Јупитер е двојно потежок од сите други планети во Сончевиот систем заедно. Орбитираат околу него четири големи месечини и голем број помали и се врти неверојатно брзо по својата оска. Еден ден на Јупитер затоа трае помалку од десет часа.
Но, Јупитер е секогаш добар за изненадувања. Дали би помислиле дека оваа џиновска топка од водород и хелиум, еден вид преголема уништувачка топка, решително го обликуваше изгледот на денешниот Сончев систем?
Како што знаете, осумте планети се движат во фиксни орбити околу Сонцето. Меркур е најблиску до централната starвезда, а го следат Венера, Земјата, Марс, Јупитер, Сатурн, Уран и Нептун. Но, тоа не било секогаш така и поделбата на орбитата има некои особености што им пречат на астрономите веќе некое време.
Проблем Марс
Еден од овие проблеми е Марс. Секогаш кога истражувачите би се обиделе да го моделираат формирањето на четирите внатрешни планети на Сончевиот систем на компјутерот, црвената планета или станала десет пати поголема отколку во реалноста - или орбитирала околу сонцето уште внатре. Нешто, па претпоставка, сигурно го спречило растот на Марс и ја повлекол својата орбита кон надвор. И тоа нешто, велат некои астрономи денес, било Јупитер.
Со текот на годините, разни студии се обидоа да го решат проблемот на еден или друг начин. Во 2009 година, Бред Хансен од Универзитетот во Калифорнија во Лос Анџелес ја објави тезата дека цврстиот материјал постои во раниот соларен систем само до одреден радиус околу сонцето. Сите протопланети кои орбитираат повеќе од астрономската единица, не би нашле доволно материјал за да прераснат во вистинска планета.
Идејата звучеше добро: Бидејќи една астрономска единица (AU) одговара на растојанието помеѓу Сонцето и Земјата, би било логично Земјата и Венера да достигнат значително поголеми маси од Марс. На растојание од 1,5 АУ, Црвената планета кружеше надвор од границата одредена од Хансен. Тоа би го оставило да расте помалку карпест материјал - очигледно совршено објаснување.
Но, недостасуваше еден клучен елемент: „Хансен не ја објасни причината, тој едноставно претпостави [позиција на оваа граница]“, вели астрономот Алесандро Морбидели. Моделот ги игнорираше гасните гиганти и појасот на астероид надвор од границата од 1 AU. „Како може тоа?“, Праша Морбидели. Заедно со Шон Рејмонд, Кевин Волш, Ави Мандел и Дејвид О’Брајан, тој започна одблизу да го разгледа Јупитер, најголемата планета во Сончевиот систем, со цел да ја објасни исчезнатата маса на Марс.
Хипотеза за гранд так
Тимот ја разви хипотезата за гранд так („голема точка на пресврт“). Таа претпостави дека прв се формира осамен Јупитер, кој ја смени својата позиција двапати во својата младост. Прво се движеше навнатре кон сонцето, за повторно да мигрира нанадвор во сегашната позиција.
Ова е местото каде станува возбудливо. „Знаевме дека за да го направиме Марс помал, ни требаше материјален дефицит во неговата зона на раст“, вели Рејмонд, астроном во Laboratoire d’Astrophysique во Бордо, Франција. "Тоа е прилично едноставна идеја: Марс - за разлика од Земјата и Венера - сигурно тогаш држел диета. Затоа, помисливме: што ако Јупитер првично беше на местото на Марс?"
Затоа, истражувачите претпоставија дека Јупитер е на пат во одреден момент: од растојание од 3,5 AU, гравитационото влечење на густиот гас на внатрешниот протопланетарен диск го повлече до 1,5 AU до сонцето - приближно точно Марс орбитира денес. Не можеше да се приближи - повторно поради големата густина на оригиналниот диск. Но, Јупитер имаше можност да апсорбира голем дел од карпестиот материјал што кружеше околу Сонцето на ова растојание, а во исто време да влијае на идниот раст на Марс.
Во овој момент, ниту една од копнените планети не се формираше. Меркур, Венера, Земјата и Марс се помлади од гасните планети, а исто така се формирале подоцна. Големото сценарио, кое сигурно се одигра во првите десет милиони години по формирањето на Сончевиот систем, претпоставува дека Сатурн ја следел својата сестринска планета додека се движел навнатре и дека и двајцата достигнале орбитална резонанца.
Ова значи дека тие периодично влијаеле едни на други со својата сила на привлекување и со тоа изведувале еден вид космички танц, како резултат на што целиот гас се пренесувал од внатрешната област кон надвор. Конечно, тие исто така се истуркаа повторно нанадвор, каде ги зазедоа своите сегашни позиции.
Од тогаш, Јупитер го обиколи Сонцето на растојание од 5,2 AU. Но, бидејќи апсорбираше толку многу карпест материјал во орбитата на Марс, црвената планета веќе не можеше да расте во иста мера како Венера и Земјата. Сепак, бидејќи Јупитер не беше поблизу од 1,5 AU, тој не беше во можност да влијае на солидните резерви во внатрешната област. Трите внатрешни планети, Меркур, Венера и Земјата, беа во можност да растат како што се очекуваше.
Споредба со земјата
Споредбата со Земјата го покажува конкретното влијание на овој маневар на Марс. И двајцата на почетокот собраа маса многу брзо, но само нашата планета продолжи да го прави тоа. Се верува дека Марс се формирал на растојание од околу 1 AU, каде што првично открил доволно храна од карпи за да го формира своето јадро. Но, потоа беше истуркан однадвор од гравитационите сили - во област во која недостасуваше материјалот за понатамошен раст.
Затоа, црвената планета ја достигна својата конечна големина многу порано од земјата. „Периодот во кој е формиран Марс е многу пократок од оној на Земјата“, објаснува Морбидели, додавајќи дека Земјата акумулирала половина од својата маса во првите пет до десет милиони години. "Земјата траеше вкупно 100 милиони години, но Марс траеше само четири милиони. Тоа значи дека Марс првично растеше, но потоа одеднаш престана да се зголемува во маса.
Тезата дека Јупитер ја исчисти орбитата на Марс ја објаснува и малата големина на Марс и фактот дека неговиот раст запре толку изненадувачки. "Сепак, ова можеби не е единствениот начин на кој Јупитер го менува изгледот на светот Некои истражувачи веруваат дека супер-земјите некогаш кружеле околу Сонцето, околу десет пати потешка од нашата домашна планета, но помала од Нептун.
Соларен систем 1.0
Овие големи карпести планети кружеле околу Сонцето на многу помало растојание, што може да се забележи и денес во многу други планетарни системи. Во извесна смисла тие припаѓаа на „Сончевиот систем 1.0“ - за разлика од втората, добро позната верзија. Убиецот на планетите Јупитер треба да биде одговорен за фактот дека овие суперземи денес повеќе не постојат.
Оваа идеја звучи прилично фантастично - но е дел од теоријата изнесена од Константин Батигин, планетарен истражувач од Калифорнискиот институт за технологија и Грег Логлин, астроном на Универзитетот во Калифорнија. Истражувачите вклучуваат и хипотеза за гранд так и наб observудувања од телескопот Кеплер. Овие покажуваат дека планетарните системи со преголеми карпести планети слични на rockвезди со тенка атмосфера преовладуваат во универзумот.
„Кеплер покажа дека внатрешниот дел на Сончевиот систем едноставно недостасува“, вели Лофлин. Гасните гиганти, исто така, посочува тој, обично се десет пати поблиску до Сонцето во другите системи отколку што е Меркур. „Тоа нè натера да се запрашаме како формирањето на Јупитер и маневарот Гранд Так може да ја расчисти внатрешноста на Сончевиот систем. Ако нашиот сончев систем изгледаше сличен на другите, требаше да има неколку супер-земји во орбитата близу сонцето " Но, ако тоа беше така, природно се поставува прашањето каде исчезнаа овие небесни тела.
Батигин и Лофлин сугерираат дека суперземите се формирани пред Јупитер да се пробие навнатре. „Прво и најважно, големите карпести планети ќе се формираа и тоа многу брзо“, објаснува Лофлин. "Тие беа во можност да пристапат до големо количество материјал бидејќи густината беше толку близу до централната starвезда. И тие растеа толку брзо затоа што многу брзо го обиколуваа сонцето по нивните тесни орбити."
Кога Јупитер тогаш започнал да се движи во насока на сонцето според хипотезата Гранд Так, имагинацијата на Батигин и Лофлин ги збунила орбитите на суперземите. Тие се судрија и се скршија, па, како што рече Лофлин, „беа уништени рано со движењето на Јупитер конвнатре“. Гасниот гигант тогаш беше исто така на позиција каде што може да се набудуваат неговите браќа во другите планетарни системи.
Каскада на судир
„Според нашето сценарио, Јупитер предизвика цела каскада на судири низ која сите планети во денешното подрачје на орбитата на Земјата тргнаа во конфронтативен тек и конечно завршија со мали парчиња“, вели Лофлин. Резултат: Остатоците од суперземјето слетаа на сонцето и ги зедоа со себе сите остатоци од гас во орбитата на Меркур, така што денес таму има празнина на зевање.
Ако теоријата може да се докаже, тоа би објаснило зошто нашиот систем, од сè, изгледа толку поразлично од другите и зошто денешните планети слични на Земјата се многу помали. Можеби навистина постоела прва генерација на суперземи што биле уништени и оставиле простор за голем број предмети со помала маса.
„Честопати се занемарува како последица од маневарот Гранд Так дека Јупитер продира во внатрешноста на Сончевиот систем како еден вид уништувачка топка и ја измеша првичната конфигурација на планетите“, вели Лофлин. „Само тогаш Јупитер и Сатурн повторно се движеа нанадвор како резултат на орбитална резонанца, и конечно Земјата и другите карпести планети се формираа од онаа замавнувачка топка што ја остави Јупитер“.
Според истражувачот, ова е и причината за помалата старост на копнените планети. Имаше простор само за нив откако Јупитер го расчисти внатрешниот соларен систем. „Ова ни дава кохерентно објаснување зошто карпестите планети се помлади од гасните гиганти, иако тие всушност требаше да ја имаат предноста на раниот почеток во областа богата со материјали и нивните брзи орбитални периоди околу сонцето“.
Резултатот е прилично необичен сончев систем, со особено деструктивна улога за Јупитер во неговото детство. „Изгледа многу како Сончевиот систем да има некои чудни и извонредни одлики“, вели Лофлин.
Нашиот сончев систем би бил посебен
Гасна планета како Јупитер во скоро кружна орбита - такво нешто не наоѓаме во секој Сончев систем. Всушност, ова го гледаме само во мал процент од сите системи. Комплетното отсуство на каков било материјал во орбитата на Меркур е исто така невообичаено. Можеби ова беше единствената причина зошто копнените планети повеќе немаа пристап до облакот гас-прашина на протопланетарниот диск кога се формираа.
Земјата исто така би изгледала поинаку ако планетите се формирале како во повеќето други системи. „Тоа може да значи дека планетите со цврсти површини и атмосферскиот притисок како Земјата се релативно ретки. Ова е чиста шпекулација сега, но мислам дека со оглед на огромен број диви шпекулации за вонземски живот, совршено е соодветно да се изразат мисли кои упатуваат на сугерираат претпазливо конзервативно, помалку возбудливо толкување “.
Морбидели сè уште не е убеден во овој модел. Тој смета дека работата на Батигин и Лофлин не е доволно зрела; многу аспекти ќе треба поблиску да се испитаат. Според него, протопланетарниот диск има внатрешна граница што планетите не можат да ја преминат.
„Постојат сили што ги држат планетите на овие граници“, вели тој. „Овие сили се натпреваруваат со привлекувањето прашина. Затоа, планетите не можеа да се приближат премногу до сонцето. А исто така има и истражувачи кои не веруваат во хипотезата за грандиозно решение како целина. Покрај тоа, сè уште не ги знаеме сите последици доколку се докаже оваа теорија.
„Доказите би го направиле Сончевиот систем посебен“, вели Морбидели. „Тоа би покажало дека постоиме само преку многу специфичен редослед на настани за кои знаеме дека не е стандарден во универзумот. Ако Јупитер започнеше подоцна, на пример, човештвото немаше да постои затоа што Земјата Не ме сфаќај погрешно, не велам дека ова е уникатно или дека е вклучена раката на Бога, но овој редослед на настани навистина не се случува многу често “.