Podróżnik Jowisz zmienił Układ Słoneczny

Nowe badanie, opublikowane w Proceedings of National Academy of Sciences, sugeruje, że Jowisz i jego „migracja” we wczesnej historii Układu Słonecznego mogła zniszczyć pierwszą generację gigantycznych planet skalistych (super-Ziem), pozwalając na utworzenie się zestawu wewnętrznych skalistych planet, które znamy obecnie. Jest to rozwinięcie teorii „Wielkiego Halsowania” (Grand Tack) zaproponowanego przez brytyjskich astronomów 14 lat temu.

Kosmiczny Teleskop Keplera odnalazł już ponad 1000 planet na orbitach wokół innych gwiazd. Ponad 4000 innych obiektów jest uważanych za planety, ale ich status nie został jeszcze potwierdzony. Łącznie znamy już ponad 1800 planet orbitujących inne gwiazdy w prawie 500 systemach planetarnych posiadających więcej niż jedną planetę.

Im więcej pozasłonecznych układów znamy, tym dziwniejszy wydaje nam się nasz własny. Egzoplanety – przynajmniej te na tyle duże, aby je wykryć – są zazwyczaj znacznie większe od Ziemi i znajdują się na ciasnych orbitach. W większości przypadków przynajmniej jedna planeta większa od Ziemi znajduje się proporcjonalnie bliżej swojej gwiazdy macierzystej niż Merkury, a z drugiej strony odkrywamy bardzo mało planet w proporcjonalnych odległościach większych niż orbita Ziemi (rysunek powyżej). Gwiazdy, które posiadają gazowe olbrzymy, również „trzymają” je znacznie bliżej siebie niż Słońce. Na przykład, gwiazda znana jako Kepler-11 zawiera sześć planet bliżej niż Wenus od Słońca:

Dlaczego nasz Układ Słoneczny tak od nich odbiega? Astrofizycy dr Konstantin Batygin z California Institute of Technology w Pasadenie i dr Gregory Laughlin z University of California w Santa Cruz podsumowali to jednym słowem: Jowisz.

Oto, co mogło się stać, zgodnie z ich modelem:
W Układzie Słonecznym w wersji 1.0, region najbliżej Słońca został zajęty przez planety o masach kilka razy większych od Ziemi. Znajdowały się tam również planetoidy które powstały w ciągu pierwszych milionów lat po narodzinach Słońca. Tak by zapewne pozostało gdyby młody Jowisz pozostał na swojej początkowej orbicie, od 3 do 10 jednostek astronomicznych od Słońca. Ale Jowisz był niespokojny, według scenariusza znanego jako „Grand Tack” został zmieciony przez prądy gazu otaczające młode Słońce i dryfował w kierunku centrum Układu Słonecznego osiągając obecną orbitę Marsa.. Zapoczątkowało to serię zderzeń, które zniszczyły nowo narodzone światy.

Pozostała po tych wydarzeniach materia w większości opadła na Słońce. Druga generacja planet wewnętrznych została utworzona później ze zubożonego materiału, który pozostał. To wyjaśnia, dlaczego Merkury, Wenus, Ziemia i Mars są młodsze niż planety zewnętrzne i dlaczego są one zarówno mniejsze i mają znacznie cieńsze atmosfery niż wewnętrzne światy odkryte w innych układach planetarnych. Obecność Jowisza na orbicie ok 1,5 j.a jest również dobrym wyjaśnieniem małych rozmiarów obecnego Marsa.

Co zatem „uwolniło” wewnętrzny Układ Słoneczny od Jowisza? Saturn, który powstał później, ale migrował w szybszym tempie i w końcu złapał Jowisza rezonansie grawitacyjnym, po czym obie planety odwróciły kurs i podążyły w kierunku obecnego położenia.