Od Kopernika znanstveniki počasi odmikajo Zemljo od njenega vnaprej določenega "središča vesolja." Znanstveniki zdaj priznavajo, da je Sonce navadna zvezda, ne prevroča, ne prehladna, ne preveč svetla, ne preveč zatemnjena, ki se nahaja na naključnem mestu v navadni spiralni galaksiji. Ko je leta 2009 teleskop Kepler začel loviti planete, so znanstveniki pričakovali, da bodo našli planetarne sisteme, ki bi spominjali na naš osončje.
Namesto tega je Kepler odkril vrste planetov, ki jih v našem sončnem sistemu manjka. Izkazalo se je, da obstaja veliko več eksoplanetov, kot smo si mislili: od "vročih Jupitrov" (planetov velikosti Jupiter) do "super-zemelj" (masivnih trdnih planetov, ki so večji od naših). Od 1.019 potrjenih planetov in 4.178 odkritih kandidatov do danes je le en sistem podoben našemu: s kopenskimi planeti v bližini zvezde in velikanskimi planeti nekoliko naprej.
"Nimamo pojma, zakaj je naš osončje drugačen, in radi bi dobili odgovor," je za revijo Astrobiology povedal planetarni znanstvenik Kevin Walsh iz jugozahodnega raziskovalnega inštituta v Koloradu.
V poskusu primerjave Sonca in njegovih planetov z novoodkritimi zvezdnimi sistemi, ki jih je odkril Kepler, je par astronomov namigoval, da je lahko naš mlad sončni sistem vseboval kar štiri planete, ki krožijo bližje Soncu kot Veneri in da je po vrsti katastrofalnih trkov preživel le Merkur. …
"Ena od težav našega osončja je, da je po Keplerjevih merilih živo srebro predaleč od Sonca," je povedala planetarna znanstvenica Katrin Volk z univerze v Britanski Kolumbiji.
Wolf in njen kolega Brett Gladman z iste univerze sta predlagala, da je večina zvezd ob začetku življenja obdana s "sistemi tesno spakiranih notranjih planetov" (STIP). Sčasoma trki uničijo številne od teh planetov, zaradi česar so blizu 5–10% zvezd, ki jih danes opazimo.
Toda čeprav le nekaj opazovanih sistemov vsebuje STIP, Wolf verjame, da so nekoč prevladovali - in Sonce bi lahko bilo en tak sistem, katerega prvotni notranji planeti so bili uničeni.
"Če bi se STIP zlahka oblikoval, bi jih bilo mogoče najti okoli vseh zvezd, po katerih jih je bilo uničenih 90%," pravi Wolf.
Promocijski video:
Walsh v to študijo ni bil vključen, vendar pozdravlja Wolfovo delo pri povezovanju sončnega sistema z drugimi planetarnimi sistemi z uporabo modelov za iskanje nevidnih planetov, ki so bili morda v preteklosti.
„Lahko rečemo, da o tem še nikoli nismo razmišljali. Vedno smo se trudili, da bi se ujemali s planeti, ki smo jih videli, ne pa s tistimi, ki jih nismo videli. Zdaj ga vidimo okoli drugih zvezd, zato je dobro vprašanje."
Wolf in Gladman sta spoznala, da lahko majhno število STIP osvetli, zakaj je naš osončje tako drugačen. Par znanstvenikov je posnel 13 sistemov, ki jih je opazoval Kepler, ki vsebujejo več kot štiri notranje planete in je opravil 10 milijonov let dolgo simulacijo le-teh. V desetih primerih so manjši planeti doživeli silovita trčenja, ki so spremenila strukturo planetarnega sistema. Po mnenju znanstvenikov bodo ostanki verjetno ostali stabilni več kot 10 milijonov let.
Skupina je nato v daljšem obdobju izvedla še eno vrsto simulacij, da bi razumela, kako se sistemi razvijajo, ko so postali bolj stabilni, in da ugotovi, kako se trki porazdelijo skozi čas. Ugotovili so, da je polovica sistemov trčila, vendar prej niso kazali znakov nesreče. Trčni sistemi so ostali stabilni skoraj celo življenje, preden so se planeti začeli trčiti med seboj.
Modeliranje je pokazalo, da po 5 milijonih let približno 5–10% STIP v vzorcu še vedno ni doseglo stabilnosti. Ker so bili STIP opaženi le v 5-10% planetarnih sistemov, ki jih je opazoval Kepler, bi to lahko pomenilo, da so bili vsi rojeni s STIP, vendar je bilo 90% STIP uničenih v času Keplerjevih opazovanj.
"Če bi imela vsaka zvezda nekoč sistem STIP, bi to pomenilo, da nas (modni oblikovalci) preprosto nismo storili do takrat, ko so planeti obstajali," pravi Walsh. - Vedno smo poskušali zgraditi modele, da bi dobili naše štiri trdne planete, ne upoštevajoč možnosti, da bi tri ali pet planetov tvorili še več Zemlje v orbiti Merkurja. Bilo bi neverjetno! ".
Če bi bilo vse tako, bi Zemlja prenehala biti čudna izjema od pravil oblikovanja planetov, kot kažejo naključna opazovanja. Namesto tega bi se popolnoma prilegalo in za njegovo obstoj ne bi potrebovali posebne razlage. Če je sončni sistem - in zemlja torej redka, bi to lahko vplivalo na razširjenost življenja v vesolju; če pa sledi običajnim procesom nastajanja planetarnih sistemov, potem ne bo nič tako nenavadnega.
Živo srebro je že dolgo problem planetarnih znanstvenikov. Poleg tega, da je oddaljen od Sonca kot večina planetov, ki jih vidi Kepler, je Merkur gosto natrpan s težkimi elementi. Ena hipoteza glede njegove nenavadne sestave vključuje trčenje, ki je s planeta odplaknilo lahkotno skorjo in za seboj pustilo gosto plast železa.
Obenem so modeli osončja vrnili preveč materiala, da bi lahko sam razložil Merkur. Simulacije zahtevajo nenavaden razkorak - umetno mejo - v prahu, ki obkroža mlado Sonce in ki sega skoraj na polovico do Zemljine trenutne orbite. Če se je vrzel raztezala vse do zvezde, kot večina znanstvenikov meni, bi ta disk moral vsebovati preveč materiala.
Če bi večina planetarnih sistemov vsebovala STIP, ko so se oblikovali, bi mladi sončni sistem morda imel tudi njega. Po Wolfovem mnenju bi tak scenarij odpravil potrebo po umetni vrzeli na notranjem disku in razložil planet, bogat z železom. Trčenja bi omogočila tudi gosto sestavo živega srebra.
Da bi preizkusili to možnost, sta Wolf in Gladman opravila simulacije, ki so dodale štiri planete z maso Lune in krožile manj kot polovico razdalje od Zemlje do Sonca. Ti planeti ne bi vplivali na oblikovanje Venere, Zemlje in Marsa 500 milijonov let, kljub trkom, ki so se zgodili med njihovimi trdnimi sosedi. Kepler je do tega scenarija prišel že med prvimi simulacijami.
"Ni redko, da imamo nekaj nestabilnih planetov, ostali pa ne čutijo ničesar," pravi Wolf.
Ko sta se mala notranja planeta trčila med seboj, sta se srečala v eni od dveh usod. V nekaterih primerih so množico planetov, ki se spopadajo, izstrelili, vendar se nato utrdili v več teles. V drugih, bolj uničujočih scenarijih, je ostalo manj kot 10% prvotne mase, preostali del pa je eksplodiral v majhne koščke in se spiralno usmeril proti zvezdi ali drugim planetom. Razlika je pogosto odvisna od tega, kako hitro se planeti premikajo in se med seboj trčijo; tako kot pri trčenju z avtomobilom velika hitrost vodi v velika uničenja.
Čeprav so Keplerjeva druga opažanja sistemov STIP pokazala, da so se tri ali več velikih teles združila v enega ali dva kratkotrajna planeta, se je naš sončni sistem očitno porušil do konca. Preživel nam je le enega preživelega.