Старшие братья и сестры не всегда самые нежные со своими младшими братьями и сестрами. Но небольшая жесткая любовь на раннем этапе может подготовить вас к взрослой жизни - по крайней мере, это то, что исследователи находят, когда речь идет о нашей солнечной системе, где Юпитер, возможно, в конечном итоге обеспечил безопасное будущее для Земли и других каменистых миров, играя роль шумного старший брат.
Связанный контент
- Как Юпитер, возможно, подарил Земле землю с водой
«В предыдущих теориях говорилось, что Юпитер был другом Земли, потому что он защищал Землю от всех этих поздних воздействий», - говорит Элиза Кинтана, ученый из Исследовательского центра Эймса НАСА. «Мы находим, что это не обязательно так, по крайней мере, не для нашей солнечной системы».
Хотя сегодня Юпитер защищает, в прошлом он мог играть немного более энергично. Раньше газовый гигант был тираном, швырявшим обломки во внутреннюю солнечную систему, когда Земля еще формировалась. Но в долгосрочной перспективе его грубый подход оказался выгодным: все эти столкновения ускорили строительство каменистых миров и предотвратили более серьезные столкновения в дальнейшем, как они это сделали для каменистых планет без соседних гигантов.
Кинтана работал со старшим научным сотрудником Томасом Баркли, также из НАСА Эймс, чтобы смоделировать, как несколько планетных систем справляются с огромными газовыми мирами и без них. Для таких каменистых миров, как наш, они обнаружили, что подобные Юпитеру газовые гиганты играли более сложную роль, чем считалось ранее. Барклай представил результаты пары в прошлом месяце на 228-м заседании Американского астрономического общества в Сан-Диего, штат Калифорния; часть их текущих исследований была также опубликована в Astrophysical Journal в апреле этого года.
Миры размером с Юпитер могут оказывать, казалось бы, разнородное воздействие на планеты вокруг них. Например, сила тяжести газовых гигантов не только притягивает к ним материал, но и может отбрасывать его с более высокой скоростью. Когда дело доходит до строительства планет, это действительно может быть хорошо. Кинтана обнаружил, что молодой Юпитер послал материал, летящий в ядра растущих каменистых планет, что помогло им расти быстрее, чем те, у которых нет больших соседей.
Газовые гиганты также влияют на количество каменистых планет. Это потому, что, как и старшие братья и сестры, они стремятся забрать все игрушки - в этом случае, пыль и газ, необходимые для строительства планет. Исследователи обнаружили, что миры размером с Юпитер обычно имеют всего 3-6 наземных соседей, в то время как системы без гигантской планеты строят вдвое больше каменистых миров во внутренних и внешних областях.
В сценарии без Юпитера не было никакого газового гиганта, который бы сожрал газ и пыль, а это означало, что этот мусор образовал то, что Кинтана называет «плащаницей, вроде облака небольших каменистых материалов». Обломки накапливались более 2 миллиардов лет, нанося постоянные удары по остальным земным мирам. Столкновения не были достаточно большими, чтобы лишить планеты их коры, но, подобно астероиду, который помог уничтожить динозавров, они могли уничтожить часть жизни на планете.
Напротив, когда присутствовал Юпитер, опасное облако мусора исчезало в десятой части времени. Газовые гиганты выскакивали материал в космос на высоких скоростях, полностью отбрасывая его из Солнечной системы. Это еще не означало, что планеты были вне леса: в то же время гигантские миры также выбрасывали осколки внутрь к каменистым планетам, перемещаясь быстрее, чем материал в коллекциях без Юпитера.
Более быстрые летающие объекты означали более сильные столкновения - мы говорим о столкновениях, достаточно сильных, чтобы лишить мир его океанов и атмосфер, стерилизовать поверхность и уничтожить любую жизнь, которая могла бы эволюционировать. Каждый каменистый мир получал от 3 до 4 таких жестоких ударов в течение своей жизни, но они произошли достаточно рано, чтобы мир мог восстановиться. Планеты земного шара с массивными соседями почувствовали последнее из разрушающих их поверхность столкновений после 200 миллионов лет - моргание в жизни Земли на 4, 5 миллиарда лет.
Ранние удары дают планете время пополнить свои океаны и атмосферу облаком газа, прежде чем Юпитер выбросит ее из системы. Моделирование показало, что последний крупный сбой произошел примерно через 50 миллионов лет для большинства земных планет с гигантскими друзьями, и этого времени было достаточно, чтобы собрать больше материала с этого диска. Это согласуется с оценками, согласно которым лунообразующее столкновение Земли происходит между 30 и 110 миллионами лет.
Для Земли Юпитер, безусловно, сыграл желанную роль, помогая планете и ее скалистым соседям быстро расти, защищая ее от самых жестоких нападений, пока развивалась ранняя жизнь. Теперь ученые пытаются выяснить, что это значит, когда дело доходит до поиска других обитаемых миров. Если мир размером с Юпитер может сохранить свои скалистые аналоги, должны ли мы искать скалистые системы с газовым гигантом на внешних краях?
«Кажется, что спокойный период солнечной системы длиннее, если есть планеты размером с Юпитер», - говорит Джесси Кристиансен, охотник за экзопланетами в Калифорнийском технологическом институте, который не участвовал в исследовании. Этот спокойный период - это «спокойный период, когда вы можете позволить вещам развиваться на Земле, как жизнь, без постоянного уничтожения», говорит она.
В поисках потенциально обитаемых планет, было бы неплохо следить за каменистыми мирами с далекими гигантскими друзьями, добавляет она. К сожалению, это может означать плохие новости для жизни во вселенной: менее 10 процентов подобных солнцу звезд имеют газовые гиганты на своих внешних орбитах. «Мы не думаем, что аналоги Юпитера являются общими», - говорит Кинтана.
