Close
26 февраля 2024, Понедельник
Информационно-познавательный портал. 16+

Что произойдет, если в Солнечной системе появится Суперземля

17.02.2023 Разместил: Редакция ESOREITER 2681

К настоящему времени астрономы обнаружили более 5000 подтвержденных экзопланет, еще тысячи ожидают подтверждения, и еще многие миллиарды ожидают открытия. Эти экзопланеты имеют огромное разнообразие размеров, состава, периодов обращения и практически всех других характеристик, которые можно измерить.

Что произойдет, если в Солнечной системе появится СуперземляФото из открытых источников

Изучение экзопланет также позволило узнать больше о Солнечной системе. Мы привыкли думать об этом как об архетипическом расположении планет, но теперь мы знаем, почему у нас нет Суперземли.

Суперземли - это класс планет, которые распространены вокруг других звезд. Они определяются только массой, от 2 до 10 масс Земли. Несмотря на то, что охотники за планетами обнаружили более 1500 из них, в Солнечной системе их нет.

Профессор планетарной астрофизики Стивен Кейн из Калифорнийского университета решил выяснить, что произойдет, если в нашей Солнечной системе появится Суперземля. Как это изменит нашу Солнечную систему? Приведет ли Суперземля нашу Солнечную систему в большее соответствие с некоторыми другими системами, которые мы видим в Млечном Пути? Будет ли Солнечная система вообще узнаваемой?

Чтобы выяснить это, он создал смоделированную Суперземлю в симуляции нашей Солнечной системы. Статья по результатам исследования «Динамические последствия Суперземли в Солнечной системе», единственным автором которой является Кейн, пока еще не прошла рецензирование.

В своей статье Кейн указывает на разрыв между размером и массой планет нашей Солнечной системы и что это значит для исследователей.

В настоящее время компьютерные модели и симуляции являются важной частью астрономии, и со временем они становятся все более подробными и мощными. Исследователи меняют входные данные, чтобы увидеть, как такие объекты, как солнечные системы и планеты, формируются и ведут себя в разных условиях. В этой работе Кейн поместил Суперземлю в Солнечную систему, чтобы посмотреть, что произойдет.

Кейн добавил планеты с массами от 1 до 10 масс Земли с шагом в 1 массу Земли. Он разместил планету в разных исходных положениях на круговых орбитах. Орбиты были копланарными с земными, а большая полуось колебалась от 2 до 4 астрономических единиц (а.е.) с шагом 0,01 а.е.

Моделирование показало, что внутренние планеты были более подвержены нестабильности из-за добавления Суперземли, чем внешние планеты.

«Широкая область в 2-4 а.е. содержит много мест MMR (резонанса среднего движения) с внутренними планетами, которые еще больше усиливают хаотическую эволюцию внутренней Солнечной системы», - говорится в документе.

«Хаотическая эволюция» - это еще мягко сказано. Добавление Суперземли меняет отношения между планетами и меняет всю архитектуру внутренней Солнечной системы.

Бедный Марс прошел только половину симуляции, а затем его выбросило. Меркурий прошел только одну треть пути через симуляцию, прежде чем взаимодействие с Венерой и Землей и их увеличивающийся эксцентриситет придали вращательный момент орбите Меркурия, оттолкнув его.

В другом прогоне моделирования Кейн поместил Суперземлю с 8 массами Земли на расстоянии 3,7 а.е. Это привело к небольшому первоначальному увеличению эксцентриситетов Земли и Венеры, которые затем, в сочетании с влиянием Юпитера, настолько сильно изменили орбиту Меркурия, что он снова был быстро выброшен. Катастрофическое удаление Меркурия затем изменило Землю и Венеру, придав им угловой момент на их орбитах.

«Это приводит к существенной периодической эволюции их орбит, как с высокочастотными, так и с низкочастотными изменениями их эксцентриситетов», - пишет Кейн.

Орбита Марса в этом сценарии относительно незатронута, хотя ее эксцентриситет «подвергается высокочастотным колебаниям из-за взаимодействия с внешними планетами».

Внешняя часть Солнечной системы также изменилась, хотя и не так сильно. Когда моделирование поместило планету с 7 массами Земли в 3,79 а.е., сначала мало что произошло. Но в конечном итоге происходят кардинальные изменения. Орбита Суперземли меняется, и ее большая полуось достигает 30 а.е. Примерно через 4 миллиона лет Суперземля будет выброшена из системы. Ее выброс передает угловой момент, и это оказывает «существенное влияние на эксцентриситеты Сатурна, Урана и Нептуна», - объясняет Кейн.

В другом моделировании введенная Суперземля также имела 7 масс Земли, а AU изменилась лишь незначительно, с 3,79 до 3,8. Суперземля снова была выброшена, а Юпитер и Сатурн испытали увеличенный эксцентриситет. Небольшое изменение также привело к потере Урана.

Кейн выполнил несколько тысяч запусков моделирования, и в зависимости от параметров некоторые из внутренних планет были выброшены, как и имплантированная в систему Суперземля. В других архитектурах ледяные гиганты также были выброшены. Но выброс - это только один результат, хотя и самый экстремальный.

Моделирование показало, что присутствие Суперземли может сделать орбиты других планет более эксцентричными. Это может нанести ущерб климату планеты, поскольку температура сильно колеблется в зависимости от того, где планета находится на своей эксцентричной орбите.

«Эти взаимодействия приводят к колебаниям эксцентриситетов орбит Венеры и Земли с большой амплитудой, создавая циклы Миланковича, которые потенциально могут повлиять на долгосрочный климат этих планет», - заключает Кейн.

Существует много суперземель, и остается открытым вопрос, насколько сильно их присутствие влияет на обитаемость в других системах.

«Зависимость планетарного климата от орбитальных взаимодействий с Суперземлями потребует дополнительных атмосферных данных и моделирования, чтобы определить, может ли присутствие таких планет (или их отсутствие) преимущественно приводить к климатическим эффектам, обусловленным эксцентриситетом», - объясняет автор.

Кейн называет отсутствие Суперземли «палкой о двух концах». С одной стороны, у нас нет возможности изучать Суперземлю так же внимательно, как мы можем изучать планеты земной группы, газовые гиганты или ледяные гиганты. Но присутствие Суперземли могло полностью изменить Солнечную систему и потенциально могло иметь катастрофические последствия для жизни.

Космос
Исследователи объясняют ускоренное расширение Вселенной слиянием с параллельными вселенными
08.02.2024 1796

Ученые предложили необычное объяснение происходящему ускоренному расширению Вселенной. Физики сформировали модель, основанную на слиянии Вселенной с «вселенными-младенцами» - параллельными вселенными меньшего размера.

Подземный океан Титана, скорее всего, непригоден для жизни
15.02.2024 1535
Вселенная должна была иметь начало, считают ученые
14.02.2024 1394
Марсоход Perseverance запечатлел затмение Солнца марсианским спутником Фобос
15.02.2024 1337
Темная материя могла находиться в параллельной Вселенной
19.02.2024 956