Tajemnicza dodatkowa planeta mogła wpłynąć na to, jak dziś wygląda Układ Słoneczny
Dodatkowa planeta w Układzie Słonecznym mogła istnieć miliardy lat temu i wpłynąć na ruch gazowych olbrzymów oraz ich księżyców. Nowe symulacje pokazują, że tajemniczy świat mógł doprowadzić do gwałtownych zderzeń i przebudowy zewnętrznych obszarów naszego kosmicznego sąsiedztwa.
Dodatkowa planeta w Układzie Słonecznym
Układ Słoneczny zamieszkują dwa lodowe olbrzymy (masywne planety składające się głównie z pierwiastków cięższych niż wodór i hel): Uran i Neptun, ale możliwe, że kiedyś istniał także trzeci. W ramach nowego badania naukowcy m.in. z Johns Hopkins University, Planetary Science Institute, Rice University i Southwest Research Institute odkryli, że ten dodatkowy świat mógł wpłynąć na ruch planet w naszym kosmicznym sąsiedztwie miliardy lat temu, co zaburzyło część księżyców Jowisza i Urana, a także doprowadziło do powstania innych. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Icarus”.
Krótko po uformowaniu się planet, między 4 a 4,5 miliarda lat temu, zewnętrzny Układ Słoneczny przeszedł okres ogromnego chaosu, znany jako niestabilność modelu nicejskiego (Nice Model instability). W tym czasie orbity Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna zmieniały się znacznie, stając się wysoce niestabilne.
Symulacje odsłaniają brutalną historię młodego Układu Słonecznego
Bliskie spotkania były powszechne, a gazowe olbrzymy zbliżały się do siebie na niezwykle małe odległości i oddziaływały na siebie potężnymi siłami grawitacyjnymi. Ten chaotyczny ruch ostatecznie doprowadził do ustabilizowania się planet na ich obecnych orbitach. Jednak naukowcy od dawna zastanawiali się, jak ich istniejące księżyce przetrwały te gwałtowne zawirowania.
Aby lepiej zrozumieć, co działo się szczególnie z księżycami gazowego olbrzyma Jowisza i lodowego olbrzyma Urana, astronomowie przeanalizowali 122 symulacje komputerowe wczesnego Układu Słonecznego. Zostały one wybrane spośród tysięcy możliwości, ponieważ odtwarzały kluczowe cechy jego współczesnych zewnętrznych obszarów.
Chaos grawitacyjny wpływał na planety i ich księżyce
Naukowcy prześledzili złożone oddziaływania grawitacyjne między planetami, księżycami, Słońcem i przelatującymi skałami kosmicznymi przez miliony lat. Testowali wersje historii rozpoczynające się od pięciu lub sześciu olbrzymich planet. Wynikało to z faktu, że obecna wersja modelu nicejskiego obejmuje scenariusze z jednym lub dwoma dodatkowymi olbrzymami, które później zostały wyrzucone z Układu Słonecznego. Modele komputerowe wykazały, że szanse na przetrwanie układów księżyców zarówno Jowisza, jak i Urana były niewielkie.
„Stwierdziliśmy, że prawdopodobieństwo przetrwania układów księżyców Jowisza i Urana wynosiło mniej niż 15 proc. Spośród wszystkich testowanych scenariuszy tylko w jednym planety i ich pierwotne naturalne satelity przetrwały razem” – twierdzą badacze.
Gdy te dodatkowe planety zbliżały się zbyt mocno do Urana, ogromna grawitacja niemal gwarantowała zniszczenie jego księżyców. Jednak zamiast odlatywać w przestrzeń kosmiczną, zderzały się ze sobą z dużą prędkością. Doprowadzało to do powstania ogromnego pola lodowych odłamków, które z czasem ponownie zaczęły się łączyć. Astronomowie uważają, że może to wyjaśniać powstanie księżyca Mirandy.
Naukowcy podkreślają, że choć symulacje przedstawiają fascynujący obraz wczesnego Układu Słonecznego, nie są w stanie uchwycić każdego szczegółu i potrzebne będą dalsze modele, aby określić los poszczególnych księżyców.
Emil Gołoś
