Масивната гравитация на Юпитер може да помогне да намерим извънземни светове

Има много повече фактори за намиране на обитаеми екзопланети от това, те да са на правилното разстояние от звездата си, за да съдържат течна вода. Дали планетата например е скалиста, с твърда повърхност като Земята, Марс и Венера? Има ли тектоника на плочите и магнитно поле? Има ли атмосфера?

Има и друг важен въпрос: влияе ли се светът неблагоприятно от други екзопланети в орбита около същата звезда? За да разберат по-добре това, астрономи разглеждат огромното привличане от газовия гигант Юпитер по орбитата на Земята.

Техниката е описана в ново изследване, прието за публикуване в The Astronomical Journal и качен в изданието arXiv.

Въпреки че планетите в Слънчевата система са доста отдалечени една от друга, те все пак са достатъчно близо, за да си влияят на орбитите, макар и относително слабо.

За Земята това означава, че взаимодействията с Юпитер и Сатурн (главно) могат да удължат елиптичната форма на орбитата й и да повлияят на нейния аксиален наклон, създавайки ледникови и междуледникови климатични цикли, наречени цикли на Миланкович.

Досегашната ситуация не пречи на животът да процъфтява, въпреки изчезналите видове по време на ледниковия период. Но какво ще стане, ако влиянието на Юпитер стане по-силно и орбитата на Земята стане още по-издължена и ексцентрична? Какво би означавало това за обитаемостта на Земята?

„Ако орбитата на Земята беше толкова променлива, колкото орбитата на Меркурий в Слънчевата система, Земята нямаше да бъде обитаема. Животът нямаше да е тук“, обяснява пред ScienceAlert астрономът Джонти от Университета на Южен Куинсланд, Австралия.

„Ексцентричността на орбитата на Меркурий може да достигне 0,45. Ако ексцентриситетът на Земята стане толкова висок, Земята би била по-близо до Слънцето, отколкото Венера, когато е най-близо до него, и толкова далеч, колкото Марс, когато е в най-отдалечената си точка от Слънцето.“

Досега не беше известно дали Юпитер може да повлияе за промяна в такъв мащаб, така че Хорнер и международен екип от негови колеги започват проект, за да разберат дали подобно развитие е възможно. Те изработват симулации на Слънчевата система и преместват Юпитер по-близо до Земята, за да видят какво ще се случи.

Резултатите са доста изненадващи. Екипът намери, че тяхната симулация работи, което означава, че те могат да проведат симулация на системата, за да определят как планетите гравитационно си взаимодействат и как планетите в действителност обикалят около Слънцето, и да противопоставят това срещу досегашното разбиране за влиянието на Слънчевата система върху циклите на Миланкович.

„Едно от нещата, които открихме веднага, беше, че всъщност е доста лесно да направим нашата Слънчева система нестабилна“, казва Хорнър пред ScienceAlert.

„В около три четвърти от нашите симулации, докато движим Юпитер наоколо, го поставяме на места, където в рамките на 10 милиона години Слънчевата система ще започне да се разпада. Планетите ще започнат да се блъскат една в друга и да се изхвърлят от Слънчевата система.

Въпреки че това може да звучи малко тревожно, тези резултати всъщност не са от значение за изследване на екзопланетите, тъй като всяка екзопланетна система, която се мотае достатъчно дълго, за да бъде открита от нас, е много вероятно да бъде вече стабилна“.

Всъщност при лова на извънземни светове има и някои добри новини – останалата четвърт от симулациите, които екипът изпълнява, завършват добре, при тях Земята всъщност си остава доста нормална и обитаема.

Това, според изследователите, противоречи на хипотезата за Рядката Земя, която предполага, че условията, породили живота на Земята, са толкова уникални, че никога няма да бъдат повторени никъде другаде във Вселената.

„При тези симулации Земята показва средни показатели. Не беше бърза. Не беше бавна. Не беше голяма, не беше малка. Беше наистина средна“, казва Хорнер.

„Което предполага поне за тези видове орбитални влияния, орбитални смущения, вместо да е рядка Земя, повечето планети, които открием, че са на орбита като тази на Земята в системи, които симулирахме, биха били еднакво подходящи за живота, такъв, какъвто е на Земята, ако не и по-добър от гледната точка на цикличните [климатични] трептения“.

Това са важни наблюдения, тъй като основната цел на изследването е да се създаде тест, който да помогне да се стесни кръгът на екзопланети достойни за бъдещо наблюдение.

„В някакъв момент в бъдещето, технологиите ще станат достатъчно сложни, за да открием много екзопланети с размера на Земята в обитаема зона. Но въпреки ограниченото време за телескопа, трябва да идентифицираме други първи стъпки, които можем да предприемем, за да преценим дали определена екзопланета си струва да се проучва допълнително“.

Един от начините е да се проучи ефектът върху потенциалното наличие на живот на всяка друга екзопланета в орбита около същата звезда.

„Никога няма да намерим планетарни системи само с една планета в тях и нищо друго“, обяснява Хорнер.

И там играят симулациите. Те биха могли да бъдат използвани за определяне не само на динамиката на системата, но и на вероятността въпросната екзопланета да остане обитаема за дълги интервали от време.

Настоящите инструменти не са достатъчно мощни, за да открият екзопланетите, които търсим. Това ще бъде променено през следващите 10 години, тъй като по-напреднали телескопи се насочват към небето.

Това също означава, че има още работа. Екипът се надява, че планетарните астрономи могат да използват, различни симулации, когато откриването на обитаеми екзопланети стане често събитие. Това означава, че симулациите ще трябва да бъдат усложнени, за да се включат другите планети на Слънчевата система, като Венера, Марс и Сатурн.

„Мисля, че това е сложността, с която ще се сблъскаме скоро“, казва Хорнър.

„И след това по-нататък, трябва да разгледаме връзката на това изследване с моделите на климата, които различни учени развиват, за да се види дали моделите могат да се превърнат в напълно прогнозируемо решение за климата.“

„С други думи, ако се знаят орбитите на планетите, може да се прогнозира колко променлив ще бъде климата, а не само да се предвижда колко променлива ще бъде орбитата. Това обединява климатичната наука и астрономията по доста добър начин“.