Новое исследование под руководством Мэтта Клемента из Института науки Карнеги, изучает вероятные места происхождение Сатурна и Юпитера. Полученные в ходе этой работы результаты уточняют наши знания о силах, которые определили необычную архитектуру нашей Солнечной системы, включая «выбрасывание» другой планеты, находившейся между Сатурном и Ураном. Исследование свидетельствует, что в пределах орбиты Юпитера образовались только небольшие космические планеты, подобные Земле.
Газовый гигант Юпитер, как его видит космический телескоп «Хаббл». © NASA, ESA, and A. Simon (NASA Goddard)
В молодости наше Солнце было окружено вращающимся диском из газа и пыли, из которого и образовались планеты. Было высказано предположение, что орбиты ранних планет изначально были близкими друг к другу и круглыми по своей форме. Но гравитационные взаимодействия между более крупными объектами нарушили изначальную структуру и привели к перегруппировке молодых газовых гигантов, создав конфигурацию, которую мы видим сегодня.
«Мы знаем, что в одной лишь нашей галактике Млечный Путь есть тысячи планетных систем», - говорит Клемент. - «Но, как оказалось, конфигурация планет в нашей Солнечной системе весьма необычна, поэтому мы используем различные модели для моделирования и реконструкции процесса ее формирования. Это похоже на реконструкцию того, что произошло при автомобильной аварии - с какой скоростью двигались машины, в каком направлении и так далее».
Клемент и его соавторы выполнили 6000 симуляций эволюции нашей Солнечной системы и обнаружили необычную деталь об изначальных отношениях между Юпитером и Сатурном. Соавторами являются Джон Чемберс из Института науки Карнеги, Шон Реймонд из Университета Бордо, Натан Кайб из Университета Оклахомы, Роджерио Дейенно из Юго-западного исследовательского института и Андре Изидоро из Университета Райса.
Считалось, что в юности Юпитер имел с Сатурном соотношение 3:2. То есть, за то время, как Сатурн дважды вращался вокруг Солнца, Юпитер вращался вокруг него трижды. Но эта конфигурация не может объяснить наблюдаемую сегодня конфигурацию планет-гигантов. Модели команды показали, что соотношение двух оборотов Юпитера к одному обороту Сатурна дает результаты, которые лучше соответствуют знакомой нам планетной конфигурации.
«Это говорит о том, что, хотя наша Солнечная система в некоторых аспектах немного странная, это не всегда так», - сказал Клемент 29 октября 2020 года, который руководил работой группы, на ежегодном виртуальном собрании Отдела планетарных наук Американского астрономического общества. - «Теперь, когда мы продемонстрировали эффективность этой модели, мы можем также использовать ее, чтобы посмотреть на формирование планет земной группы, включая нашу Землю, и, возможно, проверить нашу способность смотреть на сопоставимые системы, которые потенциально могут иметь жизнь».
Модель также показала, что положение Урана и Нептуна было сформировано массой пояса Койпера, а также ледяным гигантом, который был выброшен из него в период молодости Солнечной системы. Пояс Койпера - это ледяная область на краю Солнечной системы, состоящая из астероидов и карликовых планет, крупнейшей из которых является Плутон.
