Od Kopernika znanstvenici polako odmiču Zemlju od njezina unaprijed određenog "središta svemira". Znanstvenici sada priznaju da je Sunce obična zvijezda, nije previše vruće, ne previše hladno, ne previše svijetlo, ne previše prigušeno, smješteno na nasumičnom mjestu u običnoj spiralnoj galaksiji. Dakle, kada je teleskop Kepler 2009. godine započeo svoj lov na planete, znanstvenici su očekivali da će pronaći planetarne sustave koji bi ličili na naš sunčev sustav.
Umjesto toga, Kepler je otkrio vrste planeta koje nedostaju u našem Sunčevom sustavu. Pokazalo se da postoji mnogo više egzoplaneta nego što smo mislili: od "vrućih Jupitera" (planeta veličine Jupitera) do "super-Zemlje" (masivnih čvrstih planeta koji su veći od naše vlastite). Od 1.019 potvrđenih planeta i 4.178 kandidata otkrivenih do danas, samo jedan sustav nalikuje našem: s zemaljskim planetima u blizini zvijezde i ogromnim planetima malo dalje.
"Pojma nemamo zašto je naš sunčev sustav drugačiji i željeli bismo dobiti odgovor", rekao je planetarni znanstvenik Kevin Walsh iz istraživačkog instituta Southwest u Koloradu u časopisu Astrobiology.
U pokušaju da uspoređuju Sunce i njegove planete s novosađenim sustavima zvijezda koje je otkrio Kepler, par astronoma sugerirao je da je naš Sunčev sustav možda sadržavao čak četiri planeta koji orbitiraju bliže Suncu nego Veneri u našoj mladosti i da je samo Merkur preživio nakon niza katastrofalnih sudara. …
"Jedan od problema u našem Sunčevom sustavu je taj što je po Keplerovim standardima Merkur predaleko od Sunca", rekla je planetarna znanstvenica Katrin Volk sa Sveučilišta u Britanskoj Kolumbiji.
Wolf i njezin kolega Brett Gladman s istog sveučilišta sugerirali su da su na početku života većinu zvijezda okruženi "sustavima čvrsto spakiranih unutarnjih planeta" (STIP). Tijekom vremena, sudari uništavaju mnoge od ovih planeta, ostavljajući ih blizu 5-10% zvijezda danas promatranih.
No, iako samo nekoliko promatranih sustava sadrži STIP-ove, Wolf vjeruje da su nekad prevladavali - a Sunce bi mogao biti jedan takav sustav, čiji su izvorni unutarnji planeti bili uništeni.
"Ako se STIP stvorio lako, bilo bi ih moguće pronaći oko svih zvijezda, nakon čega je 90% uništeno", kaže Wolf.
Promotivni video:
Walsh nije bio uključen u ovu studiju, ali pozdravlja Wollov rad na povezivanju Sunčevog sustava s drugim planetarnim sustavima pomoću modela za traženje nevidljivih planeta koji su možda bili u prošlosti.
„Možemo reći da nikad prije nismo razmišljali o tome. Uvijek smo pokušavali uskladiti planete koje smo vidjeli, ali ne one koje nismo vidjeli. Sada ga vidimo oko drugih zvijezda, pa je dobro pitanje."
Wolf i Gladman shvatili su da bi mali broj STIP-ova mogao osvijetliti zašto je naš Sunčev sustav toliko različit. Par znanstvenika uzeo je 13 sustava promatranih Keplerom koji sadrže više od četiri unutarnja planeta i izveo ih je 10 milijuna godina dugogodišnje simulacije. U deset navrata, mali planeti su doživjeli nasilne sudare koji su promijenili strukturu planetarnog sustava. Prema znanstvenicima, ostaci će vjerojatno ostati stabilni više od 10 milijuna godina.
Tim je zatim izveo još jedan niz simulacija tijekom dugog vremenskog razdoblja kako bi shvatio kako se sustavi razvijaju kako postaju stabilniji, i da otkrije kako se sudari raspodjeljuju s vremenom. Otkrili su da se polovica sustava sudarila, ali unaprijed nije bilo znakova katastrofe. Kolizioni sustavi ostali su stabilni gotovo čitav život prije nego što su se planeti počeli sudarati jedan s drugim.
Modeliranje je pokazalo da nakon 5 milijuna godina, otprilike 5-10% STIP-a u uzorku još uvijek nije postiglo stabilnost. Budući da su STIP-ovi viđeni samo u 5-10% planetarnih sustava koje je promatrao Kepler, to može značiti da su svi rođeni sa STIP-om, ali 90% STIP-ova je uništeno u trenutku kad ih je Kepler promatrao.
"Da je svaka zvijezda jednom imala STIP sustav, to bi značilo da mi (modni dizajneri) to jednostavno nismo uspjeli do trenutka postojanja planeta", kaže Walsh. - Uvijek smo pokušavali izgraditi modele kako bismo dobili naša četiri čvrsta planeta, zanemarujući mogućnost da tri do pet planeta formiraju još više Zemlje unutar orbite Merkura. Bilo bi nevjerojatno! ".
Da je sve tako, Zemlja bi prestala biti neobična iznimka od pravila formiranja planeta, kao što pokazuju slučajna zapažanja. Umjesto toga, savršeno bi se uklopila i ne bi zahtijevala posebno objašnjenje za svoje postojanje. Ako je Sunčev sustav - i zemlja, dakle, rijedak, to bi moglo utjecati na rasprostranjenost života u svemiru; ali ako slijedi uobičajene procese formiranja planetarnih sustava, onda u tome neće biti ništa tako neobično.
Merkur je dugo bio problem planetarnim znanstvenicima. Osim što je udaljen od Sunca od većine planeta koje vidi Kepler, Merkur je gusto prepun teških elemenata. Jedna hipoteza o njegovom neobičnom sastavu uključuje sudar koji je s planete otjerao svjetlosnu koru i za sobom ostavio gusti sloj željeza.
U isto vrijeme, modeli Sunčevog sustava vraćali su previše materijala da bi objasnili Merkur. Da bi formirale jednu planetu koja kruži oko Merkura, simulacije zahtijevaju neobičan jaz - umjetnu granicu - u prašini oko mladog Sunca koji bi se prostirao gotovo na pola puta do Zemljine trenutne orbite. Ako se praznina protezala sve do same zvijezde, kao što većina znanstvenika vjeruje, ovaj disk je morao sadržavati previše materijala.
Ako je većina planetarnih sustava sadržavala STIP-ove kada su se formirali, mladi sunčev sustav mogao bi ga imati i. Prema Wolfu, takav bi scenarij eliminirao potrebu za umjetnim jazom na unutarnjem disku i objasnio bi planet bogat željezom. Sudari bi također omogućili gusti sastav Merkura.
Kako bi testirali ovu mogućnost, Wolf i Gladman izveli su simulacije koje su dodale četiri planeta s masama Mjeseca i orbite su manje od polovice udaljenosti od Zemlje do Sunca. Ti planeti ne bi utjecali na formiranje Venere, Zemlje i Marsa 500 milijuna godina, unatoč sudarima koji su se dogodili između njihovih čvrstih susjeda. Kepler je do ovog scenarija došao tijekom prvih simulacija.
"Nije neuobičajeno imati nekoliko nestabilnih planeta, a ostali ne osjećaju ništa", kaže Wolf.
Dok su se mali unutrašnji planeti sudarali jedan s drugim, sreli su jednu od dvije sudbine. U nekim se slučajevima masa planeta sudara, ali je potom konsolidirana u nekoliko tijela. U drugim, razornijim scenarijima, ostalo je manje od 10% izvorne mase, a ostatak je eksplodirao u malene komadiće, spiralno usmjeren prema zvijezdi ili drugim planetima. Razlika često ovisi o brzini kretanja planeta, sudaraju se međusobno; kao kod sudara u automobilu, velika brzina dovodi do velikih razaranja.
Iako su Keplerova ostala promatranja STIP sustava pokazala da su se tri ili više krupnih tijela konsolidirali u jednu ili dvije planete kratkog perioda, naš se solarni sustav očito raspadao do kraja. Ostao nam je samo jedan preživjeli.