У Сонячній системі могли існувати ще 2 планети-гіганти: де поділися

Вчені давно підозрюють, що щось не зовсім сходиться в орбітах восьми планет нашої Сонячної системи та їхніх сотень супутників. І нове дослідження уважніше подивилось на ці невідповідності. У роботі астрономи порівняли понад 100 симуляцій ранньої історії нашого космічного сусідства, у з’ясували, що у зовнішній частині Сонячної системи колись могли кружляти дві додаткові планети-гіганти.

Про роботу розповіло видання Live Science. Висновки вчених вказують на те, що ці планети-гіганти могли переформатувати орбіти інших планет, перш ніж їх остаточно викинуло в міжзоряний простір.

Молода Сонячна система постійно перебудовувалася. Одне з таких кардинальних переформатувань, відоме як нестабільність планет-гігантів, ймовірно, змусило найбільші об’єкти цього типу – Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун – мігрувати зі своїх початкових позицій і опинитися далі від Сонця.

Ця міграція, яку вперше запропонували у 2005 році астрономи з Ніцци (Франція) в межах так званої "Ніццької моделі", найімовірніше, почалася через надто тісні зближення між планетами та залишками будівельних блоків систем – планетезималями. Крім того, модифікації моделі, запропоновані у 2011 році, вказували на те, що там же могла перебувати п’ята планета-гігант, яка через гравітаційні сутички із сусідами зрештою опинилася за межами нашого космічного дому.

Проте астрономи мало що знають про цю зниклу планету. Щоб з'ясувати більше, у новому дослідженні "систематично протестували вплив близьких зближень планет-гігантів на орбітальну стабільність їхніх супутників", – розповів у листі для Live Science Меттью Клемент, науковий співробітник Лабораторії прикладної фізики Університету Джонса Гопкінса та провідний автор статті.

Перезапуск космічної історії

Для свого аналізу дослідники звернулися до комп'ютерних моделей ранньої зовнішньої Сонячної системи. Кожна модель відстежувала траєкторії планет-гігантів та тисячі планетезималей протягом 20 мільйонів років.

Із раніше створеної бази даних, що налічувала 100 000 таких моделей, команда відібрала меншу підвибірку зі 122 симуляцій, фінальна конфігурація яких загалом була схожою на теперішнє розташування планет-гігантів. Приблизно дві п'ятих моделей із цієї підвибірки стартували з п'ятьма планетами-гігантами, тоді як решта – з шістьма. Потім команда ""прокрутила" ці послідовності зближень уже з урахуванням супутників планет-гігантів", – зазначив Клемент.

Симуляції показали, що додаткова планета-гігант (або планети) металася, як м'ячик у пінг-понгу, між своїми сусідами, перш ніж її остаточно викинуло з системи. Але моделювання виявило й несподіваний результат: супутники Юпітера залишалися стабільними здебільшого в симуляціях із двома додатковими крижаними гігантами, тоді як супутники Урана зберігали стабільність у тих випадках, де була лише одна додаткова планета. Інакше кажучи, супутники Юпітера та Урана, схоже, уціліли внаслідок абсолютно різних подій – результат, який здивував самих дослідників.

Вчені зауважили, що три великі супутники Юпітера – Іо, Європа та Ганімед – сьогодні перебувають у складному резонансі 1:2:4. Тобто Іо робить чотири оберти навколо Юпітера на кожні два оберти Європи та один оберт Ганімеда. Такий філігранно збалансований танець натякає на те, що супутники Юпітера залишалися практично недоторканими з моменту свого формування, а це свідчить на користь існування саме двох додаткових крижаних гігантів, кажуть дослідники.

Планетарний пінг-понг

Метаючись між газовими гігантами та Ураном, ці додаткові планети, ймовірно, дестабілізували супутники Урана, через що ті почали стикатися між собою. Такі зіткнення мали б щонайменше частково фрагментувати супутники та випарувати леткі речовини, як-от лід, який згодом знову накопичився на уламках. Це могло б пояснити, чому супутник Урана Міранда має на 50% більше льоду, ніж інші місяці планети, припускають вчені.

Проте це не єдиний можливий сценарій. Дві симуляції видали варіант, схожий на теперішню Сонячну систему, де супутники і Юпітера, і Урана пережили ту саму нестабільність разом. У цих випадках була задіяна лише одна додаткова крижана планета. Тому, як зазначають автори у дослідженні, знадобляться подальші симуляції, щоб точно визначити, чи був це один крижаний гігант, чи все ж таки два.

Про нині зниклі планети можна припустити небагато, за винятком їхньої маси. У сценаріях із п'ятьма гігантами одна додаткова планета мала масу, подібну до Нептуна. У випадках із шістьма планетами дві додаткові мали масу десь посередині між Землею та Нептуном, що робить їх "суперземлями".

"Враховуючи, що їхні маси не надто відрізнялися від Урана та Нептуна, фізичні властивості [давно втрачених планет], ймовірно, нагадували ці планети", – розповів у листі для Live Science співавтор дослідження Нейтан Кайб, старший науковий співробітник Інституту планетарних наук у Тусоні (Аризона).

Хоча дослідники не планують активно розшукувати ці планети-втікачки, вони продовжать вивчати супутники Урана, щоб знайти сліди тогочасних руйнувань і визначити "реальні наслідки того, що відбувається, коли супутники втрачають стабільність", – підсумував Клемент.

Раніше OBOZ.UA розповідав, що вчені знайшли докази того, що Земля почала обертатись помітно повільніше – чим це небезпечно.

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.