АстрономияАстрофизика

Какое влияние окажет присутствие суперземли на нашу Солнечную систему?


Что произойдет, если в нашей Солнечной системе появится суперземля, причем не на задворках, как гипотетическая Планета 9, которая должна развиваться далеко за Плутоном, а между Марсом и Юпитером? Такой мир мог бы посеять хаос, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале The Planetary Science Journal.

Что такое суперземля?

Наша Солнечная система долгое время считалась образцом для всех планетных систем. Со временем мы, наконец, поняли, что этот случай является исключением, потому что в ней нет суперземли.

На астрономическом жаргоне суперземля - это внесолнечная планета, которая имеет большую массу, чем Земля, но все еще остается достаточно маленькой, чтобы считаться каменистой планетой. Суперземли характеризуются массой, в два-десять раз превышающей массу Земли, и диаметром, примерно в два раза превышающим диаметр нашей планеты.

Эти планеты часто сравнивают с Землей, поскольку они состоят в основном из горных пород и металлов, а не из газов, как газовые гиганты Юпитер и Сатурн. Сверхземли также имеют различный состав атмосферы - от небольшой или вообще без атмосферы до очень плотной атмосферы.

Оказалось, что такие миры довольно часто встречаются в Галактике. На основании наблюдений таких миссий, как Kepler и TESS, предполагается, что около трети всех экзопланет являются суперземлями.

Астрономы считают, что отсутствие таких миров в нашей системе можно объяснить присутствием Юпитера, который, мигрируя через пояс астероидов в течение первых нескольких миллионов лет своей истории, направил значительное количество материи к Солнцу, ограничив тем самым количество "сырья", необходимого для формирования таких планет.

С учетом этого, какое влияние оказала бы суперземля на нашу Солнечную систему? Недавно этим вопросом задалась группа под руководством Стивена Кейна, астронома из Калифорнийского университета в Риверсайде.

Иллюстрация суперземли Kepler-62 f в 200 световых годах от Земли.

Для этой работы исследователи смоделировали планеты различной массы и разместили их на различных расстояниях в главном поясе астероидов. Этот пояс окружает нашу звезду между орбитами Марса и Юпитера. Самая близкая к Солнцу планета находилась на расстоянии двух астрономических единиц (АЕ), что в два раза больше расстояния от Земли до Солнца. Самая дальняя находилась на внешнем краю пояса астероидов на расстоянии около четырех АЕ (или 597 млн км).

Все моделирования начинались в настоящее время и заканчивались через десять миллионов лет. Астрономы регистрировали воздействие этих суперземель на каждую из восьми планет Солнечной системы каждые 100 лет.

Результаты показали, что четыре внутренние планеты (Меркурий, Венера, Марс и Земля) особенно уязвимы к изменениям орбит.

Возьмем пример планеты, в семь раз более массивной, чем Земля, и расположенной немного дальше Марса. Согласно моделированию, орбиты Земли и Венеры стали очень эксцентричными (яйцеобразными), что привело к "потенциально катастрофическим близким столкновениям". В результате изменения их орбит также высвободилась энергия, которая затем была передана Меркурию. В результате вскоре после этого Меркурий был просто изгнан.

Чем больше проходило времени, тем более катастрофическими становились последствия. С такой суперземлей Марс просуществовал бы всего пять миллионов лет, а Земля и Венера - всего восемь миллионов лет.

Планета Венера.

В отличие от каменистых планет, газовые гиганты, в частности Юпитер и Сатурн, менее сильно пострадали от интеграции этих суперземель. Их орбиты были лишь слегка нестабильны в местах резонанса среднего движения (MMR).

Напомним, что места резонанса среднего движения - это определенные позиции в планетарной системе, где два орбитальных тела находятся в орбитальном резонансе. Это означает, что два тела вращаются в гармонии, так что их орбитальные периоды находятся в простых целочисленных соотношениях. Точнее, при резонансе среднего движения отношение орбитальных периодов двух тел равно простому целочисленному отношению, например, 2:1, 3:2, 4:3 и т.д. Например, если одно тело обращается вокруг звезды за два года, а другое - за один год, то эти два тела будут находиться в резонансе 2:1. Примерами резонанса среднего движения в нашей Солнечной системе являются резонанс 2:1 между Нептуном и Плутоном, резонанс 3:2 между Юпитером и поясом астероидов и резонанс 1:2 между Землей и Луной.

В данном случае, когда исследователи поместили ту же суперземлю Gliese 163c во внешнюю часть пояса астероидов на расстоянии 3,8 АЕ от Солнца, она оказалась в 8:5 MMR с Юпитером и 4:1 MMR с Сатурном. В результате орбиты двух газовых гигантов стали более овальными, настолько, что они сначала подавили суперземлю, а затем и Уран.

В целом, данное исследование показывает, что даже относительно небольшие изменения могут иметь огромное значение для стабильности нашей системы. В будущем было бы интересно оценить это влияние в более длительном временном масштабе, например, за миллиард лет.

Подпишитесь на нас: Вконтакте / Telegram
Back to top button