Массивное гравитационное притяжение Юпитера может помочь нам найти инопланетные миры

Существует гораздо больше возможностей для поиска обитаемых экзопланет, чем на правильном расстоянии от их звезды для жидкой воды. Является ли, например, планета скалистой, как Земля, Марс и Венера? Есть ли у него тектоника плит и магнитное поле? Есть ли здесь какая-то атмосфера?

Есть также еще один важный вопрос: на мир влияют какие-либо другие экзопланеты на орбите вокруг той же звезды? Чтобы лучше понять это, астрономы изучают огромное притяжение газового гиганта Юпитера на орбите нашей собственной планеты.

Техника была изложена в новой статье, принятой в Astronomical Journal и загруженной в arXiv.

Хотя планеты в нашей Солнечной системе довольно далеко друг от друга, они все еще достаточно близки, чтобы немного влиять на орбиты друг друга.

Для Земли это означает, что взаимодействие с Юпитером и Сатурном (в первую очередь) может удлинить эллиптическую форму ее орбиты и повлиять на ее осевой наклон, создавая ледниковые и межледниковые климатические циклы, называемые циклами Миланковича.

По большому счету, это не помешало жизни процветать, несмотря на события вымирания Ледникового периода. Но что, если влияние Юпитера будет сильнее, а орбита Земли станет еще более вытянутой и эксцентричной? Что бы это значило для обитаемости Земли?

"Если бы орбита Земли была такой же изменчивой, как орбита Меркурия в нашей солнечной системе, Земля не была бы пригодной для жизни. Здесь бы не было жизни", — объяснил астроном из Университета Южного Квинсленда.

"Эксцентриситет орбиты Меркурия может достигать 0,45. Если бы эксцентриситет Земли достиг такого уровня, Земля была бы ближе к Солнцу, чем к Венере, когда она ближе всего к Солнцу, и так же далеко к Марсу, когда она находится в самой дальней точке".

Было неизвестно, сможет ли Юпитер повлиять на изменение этой величины, поэтому Хорнер и международная команда коллег приступили к проекту, чтобы выяснить это. Они создали модели Солнечной системы и переместили Юпитер, чтобы посмотреть, что произойдет.

Результаты были довольно удивительными. Команда нашла, что их моделирование работало, то есть они могли запустить симуляцию системы, чтобы определить, как планеты гравитационно взаимодействуют и как планеты фактически вращаются вокруг звезды, и сопоставить это с нашим пониманием влияния Солнечной системы на циклы Миланковича.

Но они также показали, как быстро все может развалиться.

"Одна из вещей, которые мы сразу обнаружили, заключалась в том, что на самом деле довольно легко сделать нашу Солнечную систему нестабильной", — сказал Хорнер ScienceAlert.

"Примерно в трех четвертях наших симуляций, когда мы перемещаем Юпитер, мы помещаем его в места, где в течение 10 миллионов лет Солнечная система распадалась. Планеты начали врезаться друг в друга и выбрасываться из Солнечной системы".

Хотя это может показаться немного тревожным, эти результаты на самом деле не имеют отношения к исследованию экзопланет, поскольку любые системы экзопланет, которые держатся достаточно долго, чтобы их можно было обнаружить нами, с большой вероятностью будут стабильными.

На самом деле, в нашей охоте на инопланетные миры были действительно хорошие новости - в оставшейся четверти симуляций, которые команда завершила до конца, ну, Земля была на самом деле довольно нормальной и пригодной для жизни.

Это, по словам исследователей, противоречит гипотезе редкой Земли, согласно которой условия, которые привели к возникновению жизни на Земле, настолько уникальны, что никогда не будут воспроизведены где-либо еще во Вселенной.

Это важные наблюдения, потому что конечной целью исследования является разработка теста, который поможет определить, какие экзопланеты достойны будущего наблюдения.

В какой-то момент в будущем наша технология станет достаточно сложной, чтобы обнаружить множество небольших экзопланет размером с Землю в обитаемой зоне. Но при ограниченном времени работы телескопа мы должны определить другие первые шаги, которые мы можем предпринять, чтобы оценить, стоит ли изучать конкретную экзопланету.

Одним из способов было бы изучить влияние на потенциальную обитаемость любых других экзопланет на орбите вокруг той же звезды.

"Мы никогда не найдем планетные системы, в которых есть только одна планета и ничего больше", — объяснил Хорнер.

И вот тут в игру вступают симуляции. Они могут быть использованы для определения не только динамики системы, но и вероятности того, что рассматриваемая экзопланета останется пригодной для жизни в течение длительного периода времени.

Осталось некоторое время, прежде чем работа команды может быть применена в больших масштабах. Наши современные инструменты недостаточно мощны, чтобы обнаружить экзопланеты, к которым это относится. Это изменится в ближайшие 10 лет, так как более продвинутые телескопы поднимутся в небо.

Это также означает, что есть еще много работы. Команда надеется, что их работа означает, что планетарные астрономы могут взяться за дело с помощью симуляций, когда начинают поступать обитаемые обнаружения экзопланет. Это означает, что симуляции должны быть настроены, чтобы включить другие планеты Солнечной системы, такие как Венера, Марс и Сатурн.

"Я думаю, что в эту сложность мы будем углубляться", — сказал Хорнер.

"А затем, в дальнейшем, мы также собираемся взглянуть на связь этой работы с климатическими моделями, которые разрабатывают люди, чтобы увидеть, сможете ли вы превратить это в полностью предсказуемое климатическое решение".

"Другими словами, если вы знаете орбиты планет, можете ли вы предсказать, насколько изменчивым будет климат, а не просто предсказать, насколько изменчивой будет орбита. Она весьма блестяще объединяет науку о климате и астрономию".

Исследование было принято в Astronomical Journal и доступно на сайте arXiv.