У міру того, як наш каталог планетних систем у Чумацькому Шляху зростає, стає дедалі очевиднішим, наскільки різною могла бути наша Сонячна система.
Фактично, з майже 4000 планетних систем, ідентифікованих на сьогодні, жодна з них не відображає порядок і розташування планет, що обертаються навколо нашого Сонця. Це могло бути тому, що аналоги Сонячної системи наразі не в змозі виявити . Але з того, що ми можемо виявити там, планетні системи, здається, охоплюють надзвичайне розмаїття механізмів.
Тепер астрофізик Стівен Кейн з Каліфорнійського університету в Ріверсайді показав, що якби ми внесли хоча б одну зміну, вся Сонячна система зруйнувалася б.
Це навіть не велика зміна, яка передбачає додавання ще однієї планети типу, який часто можна побачити в інших системах.
Ця гіпотетична планета мала б бути супер-Землею або міні-Нептуном, світом, який знаходиться в діапазоні мас між Землею та Нептуном, що становить 17 мас Землі.
Попри те, наскільки вони поширені в інших частинах галактики, у нас немає супер-Землі чи міні-Нептуна в Сонячній системі, створюючи масовий розрив між скелястими земними світами та газоподібними.
Те, що ми випадково маємо в Сонячній системі, — це величезна прірва, що зяє між скелястими й газовими світами: фізичний розрив між орбітами Марса й Юпітера , позначений поясом астероїдів .
«Планетологи часто бажають, щоб між цими двома планетами було щось середнє», — пояснює Кейн . «Схоже, що даремно витрачена нерухомість».
Кейн хотів знати, що станеться з Сонячною системою, якщо він заповнить обидві прогалини одним махом; він створив симуляції, в яких він кинув планету з діапазоном мас між Марсом і Юпітером прямо в цьому просторі, і спостерігав, як настає хаос.
І там дійсно був хаос.
«Ця вигадана планета підштовхує Юпітер, якого достатньо, щоб дестабілізувати все інше», — каже Кейн . «Незважаючи на те, що багато астрономів мріяли про цю додаткову планету, добре, що у нас її немає».
Залежно від маси та розташування цього імітованого світу в просторі між Марсом і Юпітером, хаос може призвести до того, що нинішні планети будуть повністю викинуті з Сонячної системи. Середня орбіта Марса лежить на відстані 1,5 астрономічних одиниць від Сонця; Юпітер на 5,2 астрономічні одиниці. Планета, розташована в 3 астрономічних одиницях, може існувати досить мирно, але майже будь-де в іншому місці призводить до абсолютної планетарної всебічності.
Планета на відстані від 3,1 до 4 астрономічних одиниць, орбіта Меркурія порушується. На 2,0-2,7 астрономічних одиниць Марс стає хитким. Юпітер і Сатурн відчувають лише незначні збурення, але кутовий момент, який вони передають зовнішнім світам Сонячної системи, Урану та Нептуну, також спричиняє дестабілізацію крижаних гігантів.
У гіршому випадку Венера , Меркурій, Земля, Марс, Уран і Нептун викидаються з Сонячної системи. Менші зміни призводять до того, що орбіта Землі різко відхиляється від поточного курсу, роблячи нашу рідну планету менш придатною для життя, якщо не зовсім негостинною.
Докази вже свідчать про те, що Юпітер відіграє певну роль у придатності Землі для життя, захищаючи нас від астероїдного бомбардування. Робота Кейна припускає, що він відіграє ще одну роль у стабілізації Сонячної системи: астрономи вважають, що гравітаційний вплив Юпітера перешкоджає формуванню планети в просторі, де мешкає пояс астероїдів.
Зараз у поясі астероїдів недостатньо матеріалу для формування планети; загальна маса поясу оцінюється лише в 0,04 відсотка маси Землі. Раніше в історії Сонячної системи, однак, вважається, що пояс астероїдів був значно важчим.
Астрономи деякий час вважали, що планетні системи з аналогом Юпітера , швидше за все, мають стабільність для життя. Симуляції Кейна додають більшої ваги цьому аргументу.
Вони також припускають, що в архітектурі Сонячної системи може бути досить тонкий баланс, який важко підтримувати.
«Наша Сонячна система налаштована точніше, ніж я вважав раніше», — каже Кейн . «Все це працює як складні шестерінки годинника. Додайте в суміш більше шестерень, і все зламається».
