Солнечная система сегодня выглядит относительно стабильной и хорошо организованной. Планеты движутся по своим орбитам, вокруг них обращаются многочисленные спутники, а основные этапы формирования планетной семьи кажутся достаточно понятными. Однако новые исследования показывают, что ранняя история Солнечной системы могла быть значительно более хаотичной, чем принято считать.
Группа учёных предложила необычное объяснение происхождения некоторых спутников Юпитера и Урана. Согласно новой гипотезе, часть этих объектов могла принадлежать древней планете, которая существовала на заре истории Солнечной системы, но впоследствии была выброшена в межзвёздное пространство или полностью покинула своё первоначальное положение.
Если эта идея подтвердится, то современные спутники гигантских планет могут оказаться своеобразными «ископаемыми остатками» давно исчезнувшего мира.
Загадка неправильных спутников
У большинства крупных планет имеются так называемые регулярные спутники.
Они движутся по почти круговым орбитам в направлении вращения планеты и обычно находятся относительно близко к ней. Такие спутники, как считается, формировались одновременно со своими планетами из окружающего газопылевого диска.
Однако существует и другая категория объектов — нерегулярные спутники.
Эти тела обращаются по сильно вытянутым орбитам, часто движутся под большим углом к экватору планеты и иногда даже вращаются в обратном направлении относительно её собственного вращения. Их траектории заметно отличаются от поведения обычных спутников.
Именно происхождение этих объектов уже много десятилетий остаётся предметом научных дискуссий.
Почему их происхождение трудно объяснить
Традиционная теория предполагает, что нерегулярные спутники были захвачены планетами из окружающего пространства.
В первые сотни миллионов лет существования Солнечной системы между планетами перемещалось огромное количество астероидов и небольших протопланетных тел. Некоторые из них могли оказаться вблизи гигантских планет и попасть под действие их гравитации.
На первый взгляд такая идея выглядит логичной. Однако при более детальном рассмотрении возникают сложности.
Для успешного захвата объект должен каким-то образом потерять часть своей энергии. В противном случае он просто пролетит мимо планеты и продолжит движение по собственной орбите вокруг Солнца.
Объяснить захват большого количества нерегулярных спутников только случайными встречами оказывается непросто.
Особенности спутников Юпитера и Урана
Особый интерес исследователей вызывают некоторые группы спутников Юпитера и Урана.
Многие из них обладают сходными орбитальными характеристиками. Они образуют своеобразные семейства объектов, которые могут иметь общее происхождение.
Кроме того, распределение этих спутников по размерам и орбитам не всегда соответствует ожиданиям существующих моделей захвата.
Это заставляет астрономов искать альтернативные объяснения.
Новая работа предлагает сценарий, который связывает происхождение части спутников с давно исчезнувшей планетой, существовавшей в молодой Солнечной системе.
Ранняя Солнечная система была гораздо более многолюдной
Современная картина формирования планет предполагает, что изначально вокруг молодого Солнца обращалось значительно больше крупных объектов, чем существует сейчас.
Планеты формировались в результате многочисленных столкновений и слияний. Многие протопланеты никогда не дожили до наших дней.
Часть из них была разрушена во время гигантских столкновений. Некоторые могли быть поглощены более крупными соседями. Другие оказались выброшены далеко за пределы Солнечной системы под воздействием гравитационных взаимодействий.
Компьютерные модели показывают, что потеря отдельных планетарных тел на ранних этапах развития системы была вполне возможным и даже вероятным событием.
Планета-призрак между гигантами
Согласно новой гипотезе, в прошлом среди внешних планет могла существовать дополнительная планета.
По своим характеристикам она, вероятно, напоминала ледяные гиганты вроде Урана или Нептуна. Вокруг неё могла сформироваться собственная система спутников.
На протяжении миллионов лет этот мир взаимодействовал с другими крупными планетами. Постепенно орбитальная система становилась всё менее устойчивой.
В определённый момент произошла серия мощных гравитационных взаимодействий, которые кардинально изменили судьбу этой планеты.
Космическое гравитационное бильярдное поле
Во внешней части молодой Солнечной системы гигантские планеты оказывали огромное влияние друг на друга.
Даже небольшие изменения орбит могли приводить к серьёзным последствиям на протяжении миллионов лет. Учёные сравнивают такие процессы с очень сложной партией в бильярд, где каждое столкновение изменяет дальнейшее движение всех участников.
Если дополнительная планета действительно существовала, её орбита могла постепенно стать нестабильной.
В конечном итоге один или несколько тесных пролётов рядом с Юпитером, Сатурном, Ураном или Нептуном могли выбросить её на совершенно новую траекторию.
В наиболее радикальном варианте она вообще покинула пределы Солнечной системы, превратившись в межзвёздную планету.
Что произошло со спутниками
Наиболее интересной частью гипотезы является судьба спутников исчезнувшего мира.
Во время близких гравитационных встреч планета могла начать терять свои луны. Некоторые из них были бы выброшены в межпланетное пространство.
Однако часть объектов могла оказаться в зоне влияния других гигантских планет.
В этом случае спутники бывшей планеты могли перейти под контроль Юпитера или Урана и со временем стать теми нерегулярными спутниками, которые наблюдаются сегодня.
Фактически речь идёт о своеобразном «обмене спутниками» между планетами во время драматических событий ранней истории Солнечной системы.
Компьютерные модели поддерживают такую возможность
Для проверки своей идеи исследователи использовали численное моделирование.
Современные компьютерные программы позволяют воспроизводить движение планет и спутников на протяжении миллионов лет и анализировать различные сценарии развития событий.
Результаты показали, что в определённых условиях передача спутников между планетами действительно возможна.
Более того, некоторые смоделированные системы удивительно хорошо воспроизводят характеристики реальных нерегулярных спутников Юпитера и Урана.
Хотя это ещё не является прямым доказательством гипотезы, результаты демонстрируют её физическую реализуемость.
Почему это важно для понимания истории Солнечной системы
Изучение спутников позволяет учёным буквально заглядывать в далёкое прошлое.
Многие луны сохранили свойства, сформировавшиеся миллиарды лет назад. В отличие от крупных планет, их эволюция часто протекает значительно медленнее.
Поэтому спутники могут выступать своеобразными архивами информации о ранних этапах формирования Солнечной системы.
Если хотя бы часть нерегулярных спутников действительно принадлежала другой планете, это откроет совершенно новый источник сведений о давно исчезнувших объектах.
Фактически астрономы получат возможность изучать остатки мира, которого больше не существует.
Исчезнувшие планеты могут быть обычным явлением
Современные исследования экзопланет показывают, что миграция планет и их выброс из систем не являются редкостью.
Во многих звёздных системах наблюдаются признаки масштабных гравитационных перестроек. Некоторые планеты оказываются на крайне необычных орбитах, а часть вообще становится межзвёздными странниками.
Поэтому идея о том, что Солнечная система когда-то потеряла одну или несколько планет, уже не выглядит фантастической.
Напротив, многие модели формирования планетных систем предполагают, что подобные события должны происходить достаточно часто.
Какие доказательства понадобятся в будущем
На сегодняшний день гипотеза исчезнувшей планеты остаётся одной из возможных интерпретаций имеющихся данных.
Для её проверки потребуется более детальное изучение нерегулярных спутников Юпитера и Урана. Особый интерес представляют их химический состав, плотность, структура поверхности и история формирования.
Если разные группы спутников действительно имеют общее происхождение и отличаются от объектов, возникших рядом с современными планетами, это станет важным аргументом в пользу новой модели.
Будущие космические миссии к внешним планетам могут предоставить необходимую информацию.
Следы давно исчезнувшего мира
На протяжении многих лет спутники гигантских планет рассматривались как второстепенные объекты Солнечной системы. Однако современные исследования всё чаще показывают, что именно они способны рассказать удивительные подробности о древней истории нашего космического дома.
Новая гипотеза предполагает, что некоторые луны Юпитера и Урана могут быть не просто захваченными астероидами, а последними сохранившимися свидетелями существования целой планеты, исчезнувшей миллиарды лет назад.
Если эта идея окажется верной, то вокруг крупнейших планет Солнечной системы до сих пор обращаются осколки давно утраченного мира. Они пережили грандиозную перестройку планетной системы и сохранили информацию о событиях, происходивших в эпоху, когда привычный нам облик Солнечной системы ещё только формировался.
Подобные исследования напоминают, что история планет гораздо сложнее и драматичнее, чем может показаться. Даже спустя миллиарды лет космос продолжает хранить следы древних событий, постепенно раскрывая их учёным благодаря новым наблюдениям и всё более совершенным компьютерным моделям.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
