От времената на Коперник учените постепенно са отклонили Земята от предварително определения ѝ „център на Вселената“. Днес учените признават, че Слънцето е съвсем обичайна звезда, не съвсем гореща, не прекалено студена, не много ярка, не особено бледа, разположена на случайно място в обикновена спирална галактика.
Затова, когато телескопът „Кеплер“ е започнал своя лов на планети през 2009 година, учените очаквали да открият планетни системи, които да напомнят на нашата.
Вместо това „Кеплер“ е открил типове планети, каквито в нашата Слънчева система липсват. Оказало се, че екзопланетите са много повече, отколкото сме си мислили – от горещи Юпитери до суперземи.
От 1019 потвърдени планети и 4178 кандидати, открити до днес, само една система напомня нашата собствена: с планети от земен тип близо до звездата и с гигантски планети по-далече.
„И понятие си нямаме защо нашата Слънчева система не прилича на другите и бихме искали да получим отговор“, разказва планетологът Кевин Уолш от Югозападния изследователски институт в Колорадо пред сп. Astrobiology.
В опит да сравнят Слънцето и неговите планети с новооткритите звездни системи, астрономите са предположили, че на младини нашата Слънчева система вероятно е съдържала цели четири планети, въртящи се по-близо до Слънцето, отколкото Венера, и че след редица катастрофални сблъсъци е оцелял само Меркурий.
„Един от проблемите на нашата Слънчева система е в това, че по мерките на Кеплер Меркурий е прекалено далече от Слънцето“, разказва планетологът Катрин Волк от университета на Британска Колумбия.
NASA
Волк и колегата ѝ Брет Гладман смятат, че в началото на живота на повечето звезди ги заобикалят „системи от плътно опаковани вътрешни планети“ (STIPs). С времето сблъсъци унищожават множество от тези планети, оставяйки около тях 5-10% от звездите, наблюдавани днес.
Но макар че малко от наблюдаваните системи съдържат STIPs, Волк смята, че някога те са преобладавали и Слънчевата може да е една от тези системи, чиито изначални вътрешни планети са били унищожени.
„Ако STIPs се образуват с лекота, то е възможно те да са присъствали около всички звезди, след което 90% от тях да са били унищожени“, казва Волк.
Уолш не е взел участие в това изследване, но приветства работата на Волк по съпоставяне на Слънчевата система с други планетни системи с използване на модел по търсене на невидими планети, които може да са съществували в миналото.
„Можем да кажем, че никога не сме мислили за това преди. Винаги сме се опитвали да съпоставим планетите, които сме виждали, но не и тези, които не виждаме. Сега наблюдаваме това около други звезди, така че въпросът е добър.“
Волк и Гладман разбраи, че малък брой STIPs може да хвърлят светлина на причините на толкова силното отличие на нашата Слънчева система. Двамата учени взели 13 наблюдавани от „Кеплер“ Системи, които съдържат повече от четири вътрешни планети, и провели с тях симулация с продължение 10 милиона години. В десет от случаите малките планети изпитвали жестоки сблъсъци, които изменили структурата на планетната система. Според учените остатъците вероятно ще остават стабилни в продължение на повече от 10 милиона години.
След това екипът провел още една серия симулации, за да разбере как се развиват системите, когато стават по-стабилни, и да изяснят как се разпределят сблъсъците с течение на времето. Те открили, че половината от системите водят до втори сблъсък, но не показват признаци за предстоящото бедствие. Системите със сблъсъци оставали стабилни практически през целия си живот, преди планетите да започнат да се сблъскват помежду си.
„Моделирането установило, че след 5 милиона години около 5-10% от STIPs така и не достигали стабилност. Тъй като STIPs са откривани само в 5-10% от планетните системи, наблюдавани от „Кеплер“, това може да означава, че всички те са се родили със STIPs, но 90% от STIPs са били унищожени към момента на наблюденията на „Кеплер“.
„Винаги сме се опитвали да строим модели, за да получим нашите четири твърди планети, игнорирайки възможността за образуването от три до пет планети колкото Земята или по-големи от нея в орбитата на Меркурий.“
Ако всичко е било така, Земята би престанала да бъде странно изключение от правилата на образуване на планети, както показват случайните наблюдения. Вместо това тя би се вписала прекрасно и не би изисквала специално обяснение за своето съществуване. Ако Слънчевата система – и Земята следователно – са рядкост, това може да се отрази и на разпространението на живота във Вселената; но ако тя следва обичайни процеси по формиране на планетните системи, то в нея няма да има нищо толкова необичайно.
Меркурий отдавна е проблем за планетолозите. Освен че се намира по-далече от Слънцето от повечето планети, открити от „Кеплер“, Меркурий е плътно набит с тежки елементи. Една от хипотезите за неговия странен състав включва сблъсък, който е свалил леката кора на планетата и е оставил по-плътния железен слой.
Ако повечето планетни системи са съдържали STIPs при формирането, в младата Слънчева система също може да е имало такива. Според Волк такъв сценарий би обяснил наситената с желязо планета.
За да проверят тази възможност, Волк и Гладман провели моделирания, както добавили четири планети с маса на Луната и орбити, по-малки от половината от разстоянието между Земята и Слънцето. Тези планети не биха повлияли на образуването на Венера, Земята и Марс в продължение на 500 милиона години, независимо от сблъсъците, които са се случвали между техните твърди съседи.
„Не е рядкост да има две нестабилни планети, а останалите да не усещат нищо“, казва Волк.
В някои случаи масата на сблъскващите се планети може да е била издухана, но след това да се е консолидирала в няколко тела. В други, по-разрушителни сценарии са останали по-малко от 10% от изначалната маса, а останалото се раздробило на малки парчета, които по спирала са отивали към звездата или към другите планети.
Разликата често зависи от това, колко бързо се движат планетите, сблъсквайки се помежду си. Както и при сблъсъка между автомобили, високата скорост води до по-големи разрушения.
Макар че други наблюдения на STIPs планети са показали, че три или повече големи тела са консолидирали в една или две краткопериодични планети, нашата Слънчева система в силно разрушителния режим е останала само с един оцелял.
