Kopernikusz óta a tudósok lassan elmozdítják a Földet az előre meghatározott „világegyetem központjától”. A tudósok elismerik, hogy a Nap egy közönséges csillag, nem túl meleg, nem túl hideg, nem túl fényes, nem túl homályos, egy véletlenszerű helyen, egy szokásos spirális galaxisban. Tehát amikor a Kepler-távcső 2009-ben elkezdett vadászni a bolygókra, a tudósok arra számítottak, hogy olyan bolygórendszereket fognak találni, amelyek hasonlítanak a Naprendszerünkre.
Ehelyett Kepler felfedezte azokat a bolygótípusokat, amelyek hiányoznak a Naprendszerünkből. Kiderült, hogy sokkal több egzoplaneta létezik, mint gondolnánk: a "forró Jupiterektől" (a Jupiter méretű bolygók) a "szuperföldektől" (hatalmas szilárd bolygók, amelyek nagyobbak, mint a miénk). Az eddig felfedezett 1 019 bolygó és 4 178 jelölt közül csak egy a rendszerre hasonlít: a csillag közelében lévő földi bolygókkal és egy kissé távolabb lévő óriási bolygókkal.
"Fogalmunk sincs, miért különbözik a naprendszerünk, és szeretnénk választ kapni" - mondta Kevin Walsh, a Colorado délnyugati kutatóintézet bolygó tudósa az Astrobiology magazinnak.
A Nap és annak bolygóinak a Kepler által felfedezett új csillagrendszerekkel való összehasonlítására irányuló kísérlet során egy csillagászok azt sugallták, hogy Naprendszerünkben akár négy bolygó is lehet, amelyek ifjúságunkban a Nap felé közelebb keringnek, mint a Vénusz, és csak a Merkúr maradt fenn katasztrófás ütközések sorozata után. …
"Naprendszerünk egyik problémája az, hogy Kepler szabványai szerint a higany túl messze van a Naptól" - mondta Katrin Volk, a British Columbia Egyetem bolygó tudósa.
Wolf és kollégája, Brett Gladman, ugyanabból az egyetemből azt sugallta, hogy az élet kezdetén a legtöbb csillagot "szorosan csomagolt belső bolygók rendszerei" (STIP) veszik körül. Az idővel az ütközések sok ilyen bolygót elpusztítanak, és a ma megfigyelt csillagok 5-10% -ához közel maradnak.
De bár a megfigyelt rendszerek közül csak néhány tartalmaz STIP-eket, Wolf úgy véli, hogy egyszer már uralkodtak - és a Nap lehet egy ilyen rendszer, amelynek eredeti belső bolygóit elpusztították.
"Ha a STIP könnyen kialakul, akkor megtalálható lenne az összes csillag körül, majd 90% -uk elpusztult" - mondja Wolf.
Promóciós videó:
Walsh nem vett részt ebben a tanulmányban, de üdvözli Wolf munkáját, melynek célja a Naprendszer és más bolygórendszerek összehangolása modellek segítségével, láthatatlan bolygók keresésére, amelyek a múltban esetleg voltak.
„Azt mondhatjuk, hogy soha nem gondoltunk erre korábban. Mindig megpróbáltuk egyeztetni a látott bolygót, de nem azokkal, amelyeket nem látottunk. Most más csillagok környékén látjuk, tehát ez jó kérdés."
Wolf és Gladman rájött, hogy kevés STIP képes rávilágítani arra, hogy miért olyan eltérő a naprendszerünk. Egy tudóspár 13 olyan Kepler-megfigyelt rendszert vett fel, amelyek több, mint négy belső bolygót tartalmaznak, és 10 millió éves szimulációt készítettek róluk. Tíz alkalommal a kisebb bolygók heves ütközéseket tapasztaltak, amelyek megváltoztatták a bolygórendszer felépítését. A tudósok szerint a maradványok valószínűleg több mint 10 millió évig stabilak maradnak.
A csapat ezután hosszú ideig folytatott újabb szimulációs sorozatot, hogy megértse, hogyan fejlődtek a rendszerek, miközben stabilizálódtak, és kitalálta, hogyan oszlanak meg az ütközések az idő múlásával. Megállapították, hogy a rendszerek fele ütközött, de korábban nem mutattak katasztrófa jeleit. Az ütköző rendszerek szinte az egész életük során stabilak maradtak, még mielőtt a bolygók egymással ütköztek.
A modellezés azt mutatta, hogy 5 millió év után a mintában szereplő STIP-ek kb. 5-10% -a még mindig nem érte el a stabilitást. Mivel a STIP-ket csak a Kepler által megfigyelt bolygórendszerek 5–10% -ában láthatták, ez azt jelentheti, hogy mind STIP-szel születtek, de a STIP-ek 90% -át elpusztították Kepler megfigyeléseinek idején.
"Ha minden csillag egyszer rendelkezne STIP-rendszerrel, ez azt jelentené, hogy mi (a divattervezők) egyszerűen nem készítettük el a bolygók létezésének idejére" - mondja Walsh. - Mindig megpróbáltunk modelleket építeni, hogy megkapjuk a négy szilárd bolygót, figyelmen kívül hagyva annak a lehetőségét, hogy három-öt bolygó még több Földet képezzen a Merkúr pályáján. Elképesztő lenne!".
Ha minden így lenne, a Föld már nem különös kivétel a bolygóképződés szabályairól, amint azt a véletlenszerű megfigyelések mutatják. Ehelyett tökéletesen illeszkedik, és létezéséhez nem szükséges külön magyarázat. Ha tehát a Naprendszer és a Föld ritka, ez befolyásolhatja az élet elterjedését az univerzumban; de ha követi a bolygórendszerek kialakulásának szokásos folyamatait, akkor ebben nem lesz semmi olyan szokatlan.
A higany már régóta problémát jelent a bolygó tudósai számára. Amellett, hogy távolabb van a Naptól, mint a legtöbb bolygó, amelyet Kepler lát, a Mercury sűrűen tele van nehéz elemekkel. A furcsa összetételére vonatkozó egyik hipotézis magában foglal egy ütközést, amely egy könnyű kéreg lemosta a bolygótól és sűrű vasréteg maradt hátra.
Ugyanakkor a Naprendszer modelljei túl sok anyagot hoztak vissza, hogy csak a Merkúrot magyarázzák. A Merkúr körül keringő bolygó kialakításához a szimulációknak szokatlan rést - mesterséges határvonalat - kell megkötniük a fiatal Napot körülvevő porban, amely majdnem félúton terjed a Föld jelenlegi pályája felé. Ha a rés egészen a csillagig nyúlik, amint a legtöbb tudós úgy gondolja, akkor ennek a korongnak túl sok anyagot kellett tartalmaznia.
Ha a legtöbb bolygórendszer STIP-eket tartalmazott, amikor kialakultak, akkor a fiatal napenergia-rendszernek is lehetett ilyen. Wolf szerint egy ilyen forgatókönyv kiküszöböli a műszaki rés szükségességét a belső korong között, és megmagyarázná a vasban gazdag bolygót. Az ütközések a Mercury sűrű összetételét is lehetővé tennék.
Ennek a lehetőségnek a kipróbálására Wolf és Gladman olyan szimulációkat hajtott végre, amelyek négy bolygót adtak hozzá a Hold tömegével, és a Föld és a Nap közötti távolság kevesebb mint felét keringik. Ezek a bolygók 500 millió évig nem befolyásolták volna a Vénusz, a Föld és a Mars kialakulását, annak ellenére, hogy a szilárd szomszédaik között ütköztek. Kepler az első szimulációk során jött erre a forgatókönyvre.
"Nem ritka, ha van néhány instabil bolygónk, és a többi nem érzi semmit" - mondja Wolf.
Ahogy a kis belső bolygók összeütköztek egymással, a két végzet egyikének megfeleltek. Bizonyos esetekben az ütköző bolygók tömegét lőtték ki, de aztán több testre egyesültek. Más, pusztítóbb forgatókönyvekben az eredeti tömeg kevesebb mint 10% -a maradt fenn, a többi pedig apró darabokra robbant fel, csillag vagy más bolygó felé fordulva. A különbség gyakran attól függ, hogy a bolygók milyen gyorsan mozognak, ütköznek egymással; mint egy autóütközés esetén, a nagy sebesség is nagy pusztulást eredményez.
Bár Kepler STIP-rendszerekkel kapcsolatos egyéb megfigyelései azt mutatták, hogy három vagy több nagy test egy vagy két rövid ideig tartó bolygón konszolidálódott, Naprendszerünk látszólag a végére roncsolt. Csak egy túlélő maradt.