Siden Copernicus har forskere langsomt bevæget jorden væk fra dens forudbestemte "univers af centrum." Forskere indrømmer nu, at solen er en almindelig stjerne, ikke for varm, ikke for kold, ikke for lys, ikke for svag, placeret på et tilfældigt sted i en almindelig spiral galakse. Så da Kepler-teleskopet begyndte sin jagt på planeter i 2009, forventede forskere at finde planetariske systemer, der ville ligne vores solsystem.
I stedet opdagede Kepler de typer planeter, der mangler i vores solsystem. Det viste sig, at der er mange flere exoplaneter, end vi troede: fra "hot Jupiters" (planeter på størrelse med Jupiter) til "super-earths" (massive solide planeter, der er større end vores egne). Af de 1.019 bekræftede planeter og 4.178 kandidater, der er opdaget til dato, ligner kun et system vores eget: med jordbaserede planeter nær stjernen og med gigantiske planeter lidt længere væk.
”Vi har ingen idé om, hvorfor vores solsystem er anderledes, og vi vil gerne have et svar,” sagde planetarisk forsker Kevin Walsh fra Southwestern Research Institute i Colorado til tidsskriftet Astrobiology.
I et forsøg på at sammenligne Solen og dens planeter med de nyfundne stjernesystemer, der blev opdaget af Kepler, antydede et par astronomer, at vores solsystem som ung kunne have indeholdt så mange som fire planeter, der kredsede nærmere Solen end Venus, og at efter en række katastrofale kollisioner kun overlevede Mercury. …
”Et af problemerne i vores solsystem er, at Kvikers standarder er for langt fra solen,” sagde planetarisk videnskab Katrin Volk fra University of British Columbia.
Wolf og hendes kollega Brett Gladman fra det samme universitet foreslog, at de fleste stjerner i begyndelsen af livet er omgivet af "systemer med tæt pakket indre planeter" (STIP). Over tid ødelægger kollisioner mange af disse planeter, hvilket efterlader dem tæt på 5-10% af de stjerner, der observeres i dag.
Men selvom kun et par af de observerede systemer indeholder STIP'er, tror Wolf, at de engang var sejren - og Solen kunne være et sådant system, hvis oprindelige indre planeter blev ødelagt.
”Hvis STIP let dannede sig, kunne det være muligt at finde dem omkring alle stjerner, hvorefter 90% af dem blev ødelagt,” siger Wolf.
Salgsfremmende video:
Walsh var ikke involveret i denne undersøgelse, men bifalder Wolfs arbejde med at matche solsystemet med andre planetariske systemer ved hjælp af modeller til at søge efter usynlige planeter, der måske har været i fortiden.
”Vi kan sige, at vi aldrig har tænkt på det før. Vi har altid forsøgt at matche de planeter, vi så, men ikke dem, vi ikke så. Nu ser vi det omkring andre stjerner, så det er et godt spørgsmål."
Wolf og Gladman indså, at et lille antal STIP'er kunne kaste lys over, hvorfor vores solsystem er så anderledes. Et par videnskabsmænd tog 13 Kepler-observerede systemer, der indeholdt mere end fire indre planeter og kørte en 10 millioner år lang simulering af dem. Ved ti lejligheder oplevede de mindre planeter voldelige kollisioner, der ændrede strukturen i planetsystemet. Ifølge forskere forbliver sandsynligvis resterne stabile i mere end 10 millioner år.
Holdet kørte derefter en anden række simuleringer over en lang periode for at forstå, hvordan systemer udviklede sig, efterhånden som de blev mere stabile, og for at finde ud af, hvordan kollisioner blev fordelt over tid. De fandt ud af, at halvdelen af systemerne kolliderede, men på forhånd ikke viste tegn på katastrofe. Kollisionssystemer forblev stabile næsten hele deres liv, før planeterne begyndte at kollidere med hinanden.
Modellering viste, at ca. 5-10% af STIP'erne i prøven efter 5 millioner år stadig ikke opnåede stabilitet. Da STIPs kun blev set i 5-10% af planetariske systemer observeret af Kepler, kunne dette betyde, at de alle blev født med STIP, men 90% af STIPs blev ødelagt på tidspunktet for Keplers observationer.
”Hvis hver stjerne en gang havde et STIP-system, ville det betyde, at vi (modedesignerne) simpelthen ikke klarede det, da planeterne eksisterede,” siger Walsh. - Vi har altid forsøgt at opbygge modeller for at få vores fire solide planeter, idet vi ignorerer muligheden for, at tre til fem planeter danner endnu mere Jorden inden for Kvikksølvens bane. Det ville være fantastisk!.
Hvis alt var tilfældet, ville Jorden ophøre med at være en mærkelig undtagelse fra reglerne for planetdannelse, som tilfældige observationer viser. I stedet ville den passe perfekt og ville ikke kræve en særlig forklaring på dens eksistens. Hvis solsystemet - og jorden derfor er sjældent, kan dette påvirke udbredelsen af liv i universet; men hvis det følger de sædvanlige processer til dannelse af planetariske systemer, vil der ikke være noget så usædvanligt ved det.
Kviksølv har længe været et problem for planetariske forskere. Ud over at være længere væk fra solen end de fleste planeter set af Kepler, er Merkur tæt pakket med tunge elementer. En hypotese om dens mærkelige sammensætning inkluderer en kollision, der fejede en lys skorpe væk fra planeten og efterlod et tæt jernlag.
På samme tid returnerede modeller af solsystemet for meget materiale til at forklare Mercury alene. For at danne en planet, der kredser rundt om Merkur, kræver simuleringer et usædvanligt hul - en kunstig grænse - i støvet omkring den unge sol, der strækker sig næsten halvvejs til Jordens nuværende bane. Hvis kløften strækkede sig helt ud til stjernen, som de fleste forskere mener, må denne disk have indeholdt for meget materiale.
Hvis de fleste planetariske systemer indeholdt STIP'er, da de dannede, kunne det unge solsystem også have haft et. Ifølge Wolf ville et sådant scenario eliminere behovet for et kunstigt hul til den indre disk og forklare en jernrig planet. Kollisionerne ville også give mulighed for den tætte sammensætning af Merkur.
For at teste denne mulighed udførte Wolf og Gladman simuleringer, der tilføjede fire planeter med masser af Månen og kredsløb mindre end halvdelen af afstanden fra Jorden til Solen. Disse planeter ville ikke have påvirket dannelsen af Venus, Jorden og Mars i 500 millioner år, på trods af kollisionerne, der fandt sted mellem deres solide naboer. Kepler kom til dette scenarie under de første simuleringer.
”Det er ikke ualmindeligt at have et par ustabile planeter, og de andre føler ikke noget,” siger Wolf.
Da de små indre planeter kolliderede med hinanden, mødte de en af to skæbner. I nogle tilfælde blev massen af de kolliderende planeter skudt ud, men derefter konsolideret til flere kroppe. I andre mere destruktive scenarier forblev mindre end 10% af den oprindelige masse, og resten eksploderede i små stykker, spiralformet mod en stjerne eller andre planeter. Forskellen afhænger ofte af, hvor hurtigt planeterne bevæger sig, og kolliderer med hinanden; som ved en bilkollision fører høj hastighed til stor ødelæggelse.
Selvom Keplers andre observationer af STIP-systemer viste, at tre eller flere store kroppe blev konsolideret til en eller to kortperiode planeter, ødelagde vores solsystem tilsyneladende til slutningen. Vi har kun én overlevende tilbage.