Беглецы и бродяги: кто уничтожил суперземли Галлактики и лишил ее обитаемой планетки — Naked Science — wamba-mamba.ru

5.2

Планетки вокруг нашего Солнца размещены совершенно не так, как в остальных системах. И это имеет очень необыкновенные практические последствия: расчеты демонстрируют, что вокруг нашей звезды должны вращаться две потенциально обитаемые планетки, а не одна, как на данный момент. Одна из их куда-то безо всяких следов пропала – и это еще в наилучшем случае. Рассказываем, почему так вышло и кто непосредственно в этом повинет.

Астрономия # обитаемые планетки # Галлактика # экзопланеты Выбор редакции Вселенная велика, и не торопится открывать человеку почти все из собственных загадок / ©Wikipedia

Обманчивая повседневность – и что за ней скрывается 

Когда мы глядим на мир вокруг нас, он нередко представляется нам «обычным», обыденным. Но стоит приглядеться – и все оказывается ровно напротив. Взять хотя бы пространство, где мы живем. На 1-ый взор, в Солнечной системе все нормально: планетки как планетки. Все приблизительно так и задумывались до того времени, пока астрономия не достигнула огромных фурроров в исследовании и моделировании планетных орбит. 

Началось с того, что у Юпитера орбита очень отклоняется от радиальный – указывает эксцентриситет (вытянутость орбиты) 0,048, в три раза больше, чем у Земли. Меж тем орбиту небесного тела тем тяжелее нарушить, чем больше его масса. Начально планетки в протопланетном диске имели «ровненькие», радиальные орбиты – другими словами получить ее «вытягивание» могли лишь при гравитационном содействии с кем-то еще. Юпитер по массе в 318 раз превосходит Землю и в 2,5 раза – все другие планетки Галлактики. Чтоб «вытянуть» ему орбиту так очень, необходимы гравитационные взаимодействия колоссальных масштабов. С кем? Кто так массивен, чтоб воздействовать на него? 

Уран и Нептун тоже неплохи: по расчетам, на собственных сегодняшних местах они должны формироваться подольше, чем мог существовать протопланетный диск. Единственный разумный выход из этого феномена – представить, что поначалу они образовались куда поближе к Солнцу и уже позже мигрировали подальше. 

Но загадка загадок в нашей системе – это Марс и совершенно планетки земной группы. По логике, планетка тем массивнее, чем далее она от Солнца. Ведь чем далее та либо другая часть протопланетного облака от светила, тем наименьшая часть вещества данной нам части диска будет вытеснена вовне излучением звезды и солнечным ветром (потоком заряженных частиц с солнечной поверхности). Как бы все так и есть: Меркурий в 15 раз легче Венеры, а Венера в 1,18 раза легче Земли. Но вот на Марсе закономерность сломалась: он в девять раз легче нашей планетки. 

Естественно, некие задачи можно снять тем, что гравитация Юпитера «оттянула» часть планетезималей – маленьких тел наподобие астероидов, из которых формировались планетки земного типа – вовне, далековато от Марса. Но все расчеты астрологов демонстрируют, что на месте Марса обязана была появиться планетка с 0,5-1,0 земной массы. 

Исследователи считают, что Земля возникла благодаря скоплению маленьких частиц галлактической пыли / ©NASA

Это далековато не чисто теоретический вопросец, как можно поразмыслить. Дело в том, что Марс лежит в границах зоны обитаемости Галлактики. Будь у него атмосфера хотя бы сопоставимая с земной – и она сохраняла бы тепло довольно, чтоб климат Марса был похож на засушливый земной. Но на практике в наше время атмосфера там в 150 раз разреженнее нашей – гравитация маломассивной планетки очень слаба, чтоб удержать наиболее плотную оболочку без терраформирования. 

Разумеется, если б Марс был в пять-девять раз массивнее, чем сейчас, то 4-ая планетка нашей системы была бы обитаема. Или ее жизнь заселяла Землю, или земные астронавты уже осваивали этот мир – при этом с целью массовой колонизации, которая на данный момент невозможна без терраформирования длительностью в сотку лет. 

Еще есть одно «но». Наблюдения за иными планетными системами демонстрируют: там планетки размером с Землю, Венеру, Марс и Меркурий – уникальность. Твердые планетки обычно имеют массу приметно больше земной, отчего их именуют суперземлями. То все есть наши планетки земной группы – собственного рода аномалия. Наиболее того, астрологи Константин Батыгин и Майкл Браун подразумевают (и сейчас это принятая большинством ученых догадка), что суперземля есть и в Солнечной системе – лишь неописуемо далековато от Солнца, в сотки раз далее Земли и в 10-ки раз далее Нептуна. Само собой, протопланетных дисков таковых размеров в нашей системе не было. Другими словами эта суперземля попала туда каким-то экзотичным образом уже опосля того, как сформировалась вблизи от Солнца. Как у нас здесь все так удивительно вышло? 

Величавое лавирование и Юпитерианский рывок 

Наблюдения за иными планетными системами проявили, что такое событие, как миграция планет по системе – то к собственной звезде, то подальше от нее, – как ни удивительно, обыденное дело, встречающееся в 10-ках процентов систем. Целый класс планет, так именуемые жаркие юпитеры, которых у Солнца нет, существует лишь за счет миграций к собственной звезде. 

Сами по для себя газообразные планетки рядом со звездой появиться не могут, излучение просто «выносит» легкие элементы в наиболее удаленные зоны. А вот опосля образования газовый гигант может утратить стабильность орбиты. К примеру, если он сталкивается с планетезималями, а те равномерно тормозят его вращение вокруг звезды. При падении скорости вращения планетка начинает порезать вокруг собственного светила равномерно сужающиеся круги. При всем этом ее гравитация вышвыривает встречающиеся по дороге объекты из системы. В итоге «жаркие юпитеры» нередко оставляют свою звезду совершенно без планет земного типа, а сами приближаются к ней так близко, что разогреваются до тыщ градусов. 

Из такового сценария ясно: наша система тоже сначала могла быть совершенно другой. Планетки-гиганты не непременно появились там, где они на данный момент. Осознав это, астрологи выстроили целый ряд довольно детализированных математических моделей перемещения тел Галлактики – и нашли нежданную вещь. 

©idtech

Выяснилось, что более возможный, исходя из убеждений небесной механики, начальный район формирования Юпитера – тот, что был бы совместим с вытянутостью и расположением его сегодняшней орбиты – находится на удалении всего в 3,5 астрономической единицы от Солнца, другими словами в 3,5 раза далее сегодняшнего расстояния меж Землей и светилом. Меж тем на данный момент Юпитер находится на среднем удалении в 5,2 астрономической единицы от Солнца, на четверть млрд км далее. 

Моделирование показало и то, как он туда попал. Начально столкновения с планетезималями тормозили его вращение вокруг светила, потому планетка двигалась по орбите медлительнее и, соответственно, начала приближаться к ней. На пути «внутрь», к Солнцу, гравитация Юпитера прихватила с собой Сатурн. 

К счастью для нас, планетки земного типа формируются медлительнее газовых гигантов и завершают свое образование опосля их. Если б Земля и Марс уже существовали, им пришлось бы туго. Юпитер тормознул всего в 1,5 астрономической единицы от Солнца – другими словами был к нему чуток поближе Марса. Сформированные планетки получили бы очень мощный импульс от его гравитации, а их орбиты могли быть очень нестабильны. С высочайшей вероятностью они просто вылетели бы из системы. 

И все таки миграция Юпитера принесла суровые проблемы нерожденным жестким планеткам. Его гравитация резко обеднила район орбиты современного Марса. Газ и пыль из данной нам части протопланетного диска были практически сожраны Юпитером, часть планетезималей он был должен выбросить из системы. Район образования Красноватой планетки был так обеднен материалом, что Марс получил его намного меньше Земли. 

Возникает вопросец: почему Юпитер не остался в 1,5 астрономической единицы от Солнца, а развернулся и начал двигаться назад? Судя по моделям, Сатурн, двигавшийся вослед за ним, на определенном шаге вступил в орбитальный резонанс с Юпитером. Означает, период 2-ух оборотов Сатурна вокруг Солнца стал равен трем периодам вращения Юпитера (резонанс 3:2 – вообщем, есть возможность, что он был равен 2:1). 

Наличие орбитального резонанса значит, что тела часто «встают» друг напротив друга. Гравитационное взаимодействие меж ними резко возрастает, их орбиты получают суровые корректировки. Взаимодействие с Сатурном утянуло Юпитер назад как раз впору. Что, если б огромная планетка не тормознула на 1,5 астрономической единицы, а дошла бы до 1,0 единицы – другими словами до орбиты Земли? Либо даже далее? Может быть, в этом случае вопросцы задавать было бы некоторому. Земля была бы маленькой планеткой типа Марса, благо «прогулка» Юпитера не оставила бы ей много материала для формирования. Если б на ней и была жизнь, то навряд ли таковая же развитая, как сейчас. 

Галлактика в представлении художника. Масштаб расстояний меж планетками не соответствует реальному и избран для наглядности / ©Wikipedia

Путешествие Юпитера туда и назад не могло не воздействовать и на Уран с Нептуном. Вначале они находились не дальше 17 астрономических единиц от Солнца. Передвижения 2-ух «внутренних» планет-гигантов в итоге выкинули наружные на наиболее дальние орбиты. Там они остаются и сейчас: Уран в среднем – в 19 астрономических единицах от светила, а Нептун – в 30. 

В конце концов, миграция не прошла даром и для спутников самого Юпитера. Это достаточно большие объекты поперечником в тыщи км. Если б они расслабленно «стояли на месте» вдалеке от Солнца, их первичная атмосфера терялась бы гравитационным методом подольше, чем существует наша система. А вот «прогулка» до полутора астрономических единиц очень разогрела эти атмосферы, из-за что наикрупнейшие юпитерианские спутники ее и утратили. 

Почему у нас нет суперземель и история о потерянном гиганте 

Как видно на иллюстрации выше, суперземли – самый массовый класс планет, но у нас их нет ни одной. Такие планетки формируются резвее, чем маленькие тела земной группы, потому уже к началу передвижения Юпитера они в нашей системе могли существовать. В этом случае их ожидала незавидная судьба: они должны были быть уничтожены падением на Солнце. 

Оставшийся опосля этого материал протопланетного диска в областях существования жестких планет Галлактики был очень мал, чтоб сформировать 2-ое поколение суперземель. Все, на что его хватило, – образование 4 планет земной группы, из которых на Землю приходится приблизительно половина массы. 

Да и это не все. Фактически хоть какое моделирование ранешних миграций в Солнечной системе указывает, что опосля их ее сегоднящая конфигурация маловероятна – в районе считаных процентов, а то и меньше. Согласно самому возможному сценарию планетки должны быть на других орбитах, а вытянутость их орбит обязана быть несколько иной. Астрологи длительно разламывали голову над данной нам неувязкой, пока не попробовали ввести в моделирование доп планетки. 

Оказалось, при наличии в ранешней Солнечной системе не 4 – как сейчас, – а 5 планет-гигантов возможность образования системы в сегодняшнем виде очень вырастает. Практически наверное около 4,6 млрд годов назад таковых планет было, по сути, 5, а 5-ая была ледяным гигантом – типа Урана либо Нептуна. 

Наиболее того, астрологи Батыгин и Браун, выдвинувшие догадку о девятой планетке, вращающейся в сотках астрономических единиц от Солнца, отмечают, что это, быстрее всего, и есть большой объект (либо один из их), некогда выброшенный величавым путешествием Юпитера туда и назад. 

Бильярд галлактических масштабов 

Итак, фактически вся архитектура Галлактики определена событиями той поры, когда Земли еще не было. На месте, где на данный момент находятся Меркурий, Венера, наша планетка и Марс, могла быть суперземля – а то и не одна. Планет-гигантов тогда было 5, а не четыре. Хаотическая миграция Юпитера и Сатурна убила все античные суперземли, сбросив их на Солнце, а заодно выбросила «на мороз» сегодняшнюю девятую планетку Галлактики. Заодно и сами Юпитер с Сатурном удалились от Солнца, а Уран и Нептун отошли от светила еще более. 

Из этого видно, что миграция планет-гигантов – главный механизм, управляющий сценарием эволюции планетной системы. Те из их, что имеют «жаркие юпитеры», совершенно могут быть лишены планет земного типа и шансов на обитаемость. Их планеты-гиганты так горячи поэтому, что их миграция завершилась вблизи от звезды – у их не было собственного Сатурна, который сумел бы их развернуть. Неизменное пребывание циклопических планет на близких к звезде орбитах делает наличие в обитаемой зоне к тому же наименьшей по размерам жесткой планетки наименее возможным. 

Bce семь плaнeт cиcтeмы TRAPPIST-1 лeгкo впиcывaютcя в opбитaльный путь Mepкуpия / ©v-kosmose

Те системы, где передвижения планет-гигантов совсем не было, получают по несколько суперземель – плотно «упакованных» на близких орбитах. Схожих систем много в округах Солнца: к примеру, в системе TRAPPIST-1, в 40 световых годах от нас. Пока тяжело сказать, как они обитаемы, но если они вправду подходящи для жизни, то обитаемых планет в таковых системах быть может больше одной, а время от времени больше 2-ух. Так это либо нет – астрологи могут выяснить уже в наиблежайшие десятилетия. 

До начала массовых открытий экзопланет посреди ученых была всераспространена точка зрения, согласно которой Галлактика – подходящее пространство для образования планет земного типа и жизни. В свете Величавого лавирования Юпитера эта догадка кажется не полностью оправдавшей себя. 1-ый набор жестких планет в нашей системе был просто уничтожен. Ну и 2-ой набор, планетки типа Земли и Марса, собранные по принципу «по сусекам поскребли, по амбару помели», чудом избежали ликвидирования либо вышвыривания «на мороз» межзвездного места. Похоже, рождение дома для жизни в нашей системе протекало необыкновенно тяжело, а количество подходящих для обитания планет у нас приметно ниже того, что можно было ждать в наиболее умеренном месте.

Источник: naked-science.ru

Ещё новости

Leave a Comment