Недалеко от Земли все же могла быть еще одна каменистая планета — расчеты

Согласно новому исследованию, вышедшему в Astrophysical Journal, четыре планеты земного типа, включая давно исчезнувший мир, вероятно, начинали свою жизнь, вращаясь вокруг Солнца в изящном ритме. Данные также предполагают, что эти планеты сформировались раньше, чем считалось.

Прошлые исследования показали, что одна из ранних стадий планетарной системы включает движение пар, троек или даже большего количества планет согласно особому ритму, называемому резонансом. Планеты в резонансе имеют целочисленное соотношение орбитальных периодов. В системе TRAPPIST-1, например, самая внутренняя планета, TRAPPIST-1 b, делает восемь оборотов за пять ее ближайшей соседки.

Резонанс возникает среди планет, зарождающихся в протопланетном диске. Такие планеты проходят через газ, что часто заставляет их двигаться к звезде. Многие из этих планет могут настолько приблизиться друг к другу, что их орбитальные периоды начинают «резонировать».

Планеты Солнечной системы не находятся в резонансе (хотя Венера и Марс близки к нему с орбитальным соотношением 3,05:1). Но астрономы показали, что Юпитер и Сатурн были в резонансе вскоре после своего рождения. Этот «танец» прекратился 4,4 миллиарда лет назад, когда протопланетный газовый диск начал испаряться, отодвигая Сатурн, Уран и Нептун наружу в результате события, названного «гигантской планетарной нестабильностью».

Предыдущие исследования изотопов Марса, предположили, что земные планеты могли сформироваться, когда протопланетный диск все еще был богат газом, примерно через 10 миллионов лет после рождения Солнечной системы. Это означает, что планеты земного типа могли когда-то находиться в резонансе.

Для проверки гипотезы авторы нового исследования из Университета Цинхуа создали компьютерные модели молодой Солнечной системы. Каждая модель включала две гигантские планеты — Юпитер и Сатурн — вместе с четырьмя каменистыми: Марсом, Теей (гипотетическим объектом размером с Марс, столкновение которого с ранней Землей сформировало Луну), ранней Землей (до столкновения с Теей) и Венерой. Меркурий считается созданным в результате гигантских столкновений, поэтому исследователи исключили его из симуляций. Во всех моделях команда разместила Сатурн ближе к Юпитеру, чем он находится сегодня.

В большинстве симуляций Венера, Земля, Тея и Марс формировали резонансную цепь 2:3:4:6 в течение миллиона лет.

Затем исследователи провели 13 200 симуляций потенциальных движений планет на протяжении 100 миллионов лет, учитывая гравитацию каждой планеты. На 10-миллионной отметке исследователи заставили Сатурн двигаться наружу чтобы смоделировать гигантскую планетарную нестабильность.

Исследователи обнаружили, что, основываясь на выбранных параметрах, до половины симуляций воссоздали текущую конфигурацию земных планет. Это включало такие аспекты, как столкновение Теей с Землей и орбитальное соотношение 3,05:1 для Венеры и Марса — реликт их прошлого резонанса.

Кроме того, эти данные указывают, что планеты сформировались в наполненном газом протопланетном диске, в первые 10 миллионов лет создания Солнечной системы, что как минимум на 20 миллионов лет старше, чем предсказывают общепринятые концепции.

Одна из планет, которая могла бы подтвердить возраст каменистых внутренних миров, — это Венера. Поскольку она (в отличие от Земли и Марса) не пережила никаких гигантских столкновений, авторы считают, что ее мантия будет отражать ее древнее происхождение. И будущие миссии могут собрать такие образцы.

Данные также указывают, что внешние гигантские планеты могут значительно дестабилизировать всю небесную механику системы. Авторы заявили, что это может объяснить, почему «красивые» резонансные системы, такие как TRAPPIST-1, не имеют планет-гигантов, пишет Live Science.