Слънчевата система може да е изгубила две планети — и загадката се задълбочава

Каквото и да се случва около нас, планетите продължават да обикалят около Слънцето, да се движат по предвидими пътища в небето и да се подреждат в стройна редица по орбиталната равнина на системата.

Само че тази подреденост може би невинаги е била факт.

Според един от най-популярните модели за ранната история на Слънчевата система — модела от Ница — нашият кът от галактиката някога може да е бил с две планети по-богат. Вместо само двата познати днес ледени гиганта — Уран и Нептун — Слънчевата система вероятно е разполагала с цели четири такива свята.

Нов опит да бъде проверена тази идея обаче разкрива сериозно затруднение.

Като симулират бурния период, през който тези хипотетични планети биха били изхвърлени от Слънчевата система, астрономите установяват, че моделът предполага много по-драматично минало за луните на Уран, отколкото подсказва днешният им вид.

uranus-jwst.jpg

Изображение от космическия телескоп „Джеймс Уеб“ на Уран, неговите пръстени и луните Розалинда, Пък, Белинда, Дездемона, Кресида, Бианка, Порция, Жулиета и Пердита. (NASA, ESA, CSA, STScI)

Това откритие показва, че историята за това как Слънчевата система е достигнала познатата ни днес почти часовникова точност, все още далеч не е завършена.

„Тези резултати имат три възможни последствия“, пише в научната публикация екипът, ръководен от астрофизика Матю Клемент от „Джонс Хопкинс“.

Три възможни обяснения — и нито едно не е просто

Първото е, че по време на този хаотичен период спътниците на Уран са били дестабилизирани до степен, при която между тях е имало сблъсъци — и то повече от веднъж.

Второто е, че сегашната версия на модела от Ница се нуждае от преработка.

И третото — че „Слънчевата система е резултат от сравнително малко вероятна еволюция на нестабилността, при която почти не е имало близки срещи между Уран и останалите гигантски планети“, пише екипът.

Ранната Слънчева система е била далеч по-неспокойно място

Смята се, че младата Слънчева система е била много по-бурна и хаотична от днешната. Докато гигантските планети са мигрирали през диск от отломки, гравитационните им взаимодействия може да са разклатили цялата външна част на системата.

За да обяснят този гравитационен хаос, превърнал Слънчевата система в своеобразен космически билярд, учените създават модела от Ница, публикуван през 2005 г.

В съвременните си варианти този модел предполага, че Слънчевата система може да е започнала развитието си с един или дори два допълнителни ледени гиганта. След това всичките шест гигантски планети са се отдалечили от първоначалните си позиции, като по пътя си са предизвиквали нестабилност.

Четирите гигантски планети, които са останали в Слънчевата система, в крайна сметка са се установили на сегашните си орбити. Другите две обаче са били изхвърлени в неизвестна посока.

Когато става дума за периода, известен като Късната тежка бомбардировка, за общата архитектура на Слънчевата система и за обширната група троянски астероиди на Юпитер, моделът от Ница работи изключително добре. Подобни сценарии за ранни планетарни размествания се свързват и с възможни космически бомбардировки в младата Слънчева система.

Но какво се случва с луните?

Клемент и колегите му обаче искат да разберат нещо по-конкретно: какво причинява този модел, когато се вгледаме не в цялата система, а в по-фините ѝ детайли?

За целта те създават симулационна среда, в която проверяват какво би се случило с луните на Юпитер и Уран при два варианта на модела от Ница. В единия сценарий има един допълнителен леден гигант, а в другия — два.

Екипът симулира близки срещи, основани на „пълния спектър“ от предложени начални условия за външната Слънчева система. Така учените получават повече възможни еволюционни пътища, отколкото са били разглеждани досега.

И именно тук резултатите стават особено интересни: в повечето симулации луните на Уран се дестабилизират до степен, при която настъпват сблъсъци, изхвърляния и сериозни орбитални пренареждания.

Луните на Юпитер се справят значително по-добре. Оказва се обаче, че е изненадващо трудно лунните системи и на двете планети да останат непокътнати едновременно.

Изследователите откриват само един сценарий, при който луните на Юпитер и Уран последователно оцеляват при една и съща нестабилност.

Малко вероятен късмет или следи от древен хаос?

Ако моделът от Ница е верен, остават две основни възможности.

Или Слънчевата система е преминала през изключително малко вероятен еволюционен път, при който Юпитер и Уран са останали почти незасегнати, или днешната система от луни на Уран се е родила от сблъсъци и гравитационен хаос.

Вторият вариант би означавал, че Уран е бил сериозно разтърсен поне два пъти. Първо — при събитието, което е наклонило планетата настрани. И втори път — при нестабилността, описвана от модела от Ница, която е разбъркала орбитите на луните му. Днешните спътници около Уран и Нептун показват колко сложна може да бъде историята на външните планетни системи.

Разбира се, има и трета възможност: моделът от Ница просто да е непълен. Това не би било особено изненадващо, тъй като той се опитва да възстанови събития, случили се преди около 4 милиарда години.

„Много е вероятно нито една от моделираните в научната литература нестабилности да не съдържа точната последователност от срещи, необходима, за да бъдат възпроизведени прецизно всички аспекти на Слънчевата система“, пишат изследователите.

„Макар със сигурност да е възможно и четирите първични регулярни спътникови системи във външната Слънчева система да не са били засегнати от планетарни срещи, нашите резултати ясно подсказват, че това вероятно не е така.“

Какво предстои

Тези резултати би трябвало да насърчат бъдещи изследвания, които да продължат да проучват как различни траектории на сблъсъци и близки срещи са оформили Слънчевата система такава, каквато я виждаме днес.

Изследването е публикувано в Icarus.