Od Koperníka se vědci pomalu pohybují Zemí od svého předem určeného „středu vesmíru“. Vědci nyní připouštějí, že Slunce je obyčejná hvězda, ne příliš horká, ne příliš chladná, ani příliš jasná, ani příliš slabá, umístěná na náhodném místě v obyčejné spirálové galaxii. Když tedy v roce 2009 Keplerův dalekohled začal lov na planety, vědci očekávali, že najdou planetární systémy, které by se podobaly naší sluneční soustavě.
Místo toho Kepler objevil typy planet, které v naší sluneční soustavě chybí. Ukázalo se, že existuje mnohem více exoplanet, než jsme si mysleli: od „horkých Jupiterů“(planet o velikosti Jupiteru) po „super-země“(masivní pevné planety, které jsou větší než naše vlastní). Z 1 019 potvrzených planet a 4 178 kandidátů, které byly dosud objeveny, se náš systém podobá pouze jednomu: pozemské planety poblíž hvězdy a obří planety o něco dále.
"Nemáme ponětí, proč se naše sluneční soustava liší, a my bychom chtěli získat odpověď," řekl časopisu Astrobiologie planetární vědec Kevin Walsh z Jihozápadního výzkumného ústavu v Coloradu.
Ve snaze porovnat Slunce a jeho planety s nově objevenými hvězdnými systémy objevenými Keplerem, pár astronomů navrhl, že naše sluneční soustava mohla obsahovat až čtyři planety obíhající blíže ke Slunci než Venuše v mládí a že pouze Merkur přežil po sérii katastrofických srážek. …
"Jedním z problémů naší sluneční soustavy je to, že podle Keplerových standardů je Merkur příliš daleko od Slunce," řekl planetární vědec Katrin Volk z University of British Columbia.
Wolf a její kolega Brett Gladman ze stejné univerzity navrhli, že na začátku života je většina hvězd obklopena „systémy těsně nabitých vnitřních planet“(STIP). V průběhu času srážky ničí mnoho z těchto planet a ponechají je poblíž 5-10% hvězd pozorovaných dnes.
Ale ačkoli jen málo pozorovaných systémů obsahuje STIPy, Wolf věří, že kdysi zvítězily - a Slunce by mohl být jedním takovým systémem, jehož původní vnitřní planety byly zničeny.
"Pokud by se STIP vytvořil snadno, bylo by možné je najít kolem všech hvězd, po kterých bylo zničeno 90%," říká Wolf.
Propagační video:
Walsh se do této studie nezúčastnil, ale vítá Wolfovu práci při sladění sluneční soustavy s jinými planetárními systémy pomocí modelů k hledání neviditelných planet, které mohly být v minulosti.
"Můžeme říci, že jsme o tom nikdy nepřemýšleli." Vždy jsme se snažili přizpůsobit planety, které jsme viděli, ale ne ty, které jsme neviděli. Teď to vidíme kolem jiných hvězd, takže je to dobrá otázka. “
Wolf a Gladman si uvědomili, že malé množství STIPů by mohlo osvětlit, proč je naše sluneční soustava tak odlišná. Dvojice vědců vzala 13 Keplerových systémů, které obsahují více než čtyři vnitřní planety, a provedla je simulace po dobu 10 milionů let. Na deseti příležitostech došlo u menších planet k násilným srážkám, které změnily strukturu planetárního systému. Podle vědců zůstanou zbytky pravděpodobně stabilní více než 10 milionů let.
Tým poté po dlouhou dobu provedl další řadu simulací, aby pochopil, jak se systémy vyvinuly, když se staly stabilnějšími, a aby zjistil, jak byly kolize v průběhu času distribuovány. Zjistili, že polovina systémů se srazila, ale předem nevykazovaly žádné známky katastrofy. Kolizní systémy zůstaly stabilní téměř po celý svůj život, než se planety navzájem začaly střetávat.
Modelování ukázalo, že po 5 milionech let přibližně 5–10% STIP ve vzorku stále nedosáhlo stability. Protože STIP byly vidět pouze v 5-10% planetárních systémech pozorovaných Keplerem, mohlo by to znamenat, že se všichni narodili s STIP, ale 90% STIPů bylo zničeno v době Keplerových pozorování.
"Kdyby každá hvězda měla kdysi STIP systém, znamenalo by to, že my (módní návrháři) jsme to prostě neudělali v době, kdy planety existovaly," říká Walsh. - Vždy jsme se snažili stavět modely, abychom dostali naše čtyři pevné planety, ignorujíc možnost tří až pěti planet tvořit ještě více Země uvnitř orbity Merkuru. To by bylo skvělé!".
Pokud by to bylo všechno, Země by přestala být podivnou výjimkou z pravidel formace planety, jak ukazují náhodné pozorování. Místo toho by to perfektně zapadalo a nevyžadovalo by pro svou existenci zvláštní vysvětlení. Pokud je sluneční soustava - a Země, proto vzácná, mohlo by to ovlivnit prevalenci života ve vesmíru; ale bude-li následovat obvyklé procesy vytváření planetárních systémů, nebude na tom nic neobvyklého.
Rtuť je pro planetární vědce dlouhodobě problémem. Kromě toho, že je Merkur vzdálenější od Slunce, než většina planet, které Kepler vidí, je hustě nabitý těžkými prvky. Jedna hypotéza týkající se jeho podivného složení zahrnuje kolizi, která odnesla z planety světlou kůru a zanechala za sebou hustou vrstvu železa.
Modely sluneční soustavy zároveň vrátily příliš mnoho materiálu, aby bylo možné vysvětlit samotnou Merkur. Aby simulace tvořily jednu planetu obíhající Merkur, vyžadují simulace neobvyklou mezeru - umělou hranici - v prachu obklopujícím mladé Slunce, který by se táhl téměř na půli cesty k současné oběžné dráze Země. Pokud se mezera natáhla až ke hvězdě, jak většina vědců věří, musel tento disk obsahovat příliš mnoho materiálu.
Pokud většina planetárních systémů obsahovala STIP, když se tvořily, mohla by mít i mladá sluneční soustava. Podle Wolfa by takový scénář eliminoval potřebu umělé mezery k vnitřnímu disku a vysvětlil by planetu bohatou na železo. Srážky by také umožnily husté složení Merkuru.
Pro testování této možnosti provedli Wolf a Gladman simulace, které přidaly čtyři planety s hmotami Měsíce a obíhaly méně než polovinu vzdálenosti od Země ke Slunci. Tyto planety by neovlivnily formaci Venuše, Země a Marsu po dobu 500 milionů let, navzdory kolizím, ke kterým došlo mezi jejich pevnými sousedy. Kepler přišel k tomuto scénáři během prvních simulací.
"Není neobvyklé mít několik nestabilních planet a ostatní necítí nic," říká Wolf.
Když se malé vnitřní planety srazily, setkaly se s jedním ze dvou osudů. V některých případech byla hmota sražených planet vystřelena, ale poté sloučena do několika těl. V jiných destruktivnějších scénářích zůstalo méně než 10% původní hmoty a zbytek explodoval na malé kousky, které se točily směrem ke hvězdě nebo jiným planetám. Rozdíl často závisí na tom, jak rychle se planety pohybují a vzájemně se srazí; jako při kolizi s autem, vysoká rychlost vede k velkému zničení.
Ačkoli Keplerova další pozorování STIP systémů ukázala, že tři nebo více velkých těl byla sloučena do jedné nebo dvou krátkodobých planet, naše sluneční soustava se zjevně zničila až do konce. Zbývá nám jen jeden přeživší.