Was würde passieren, wenn wir einen zusätzlichen Planeten in unserem Sonnensystem hätten? Nicht in den Rändern wie standardmäßig Planet Neun Jenseits von Pluto, aber genau in der Mitte von Mars und Jupiter?
Nach neuen Forschungen, die a simulierten Supererde – ein Begriff, der für Welten verwendet wird, die massiver als die Erde, aber leichter als Gasriesen sind – und das Schicksal aller acht Planeten aufgezeichnet. Die Ergebnisse zeigen, dass kleinste Veränderungen in der Umlaufbahn des Jupiter, der massereicher ist als alle anderen Planeten zusammen, tiefgreifende und verheerende Auswirkungen auf die fein ausbalancierten Umlaufbahnen der anderen Planeten haben.
Stephen Kane, ein Astronom an der University of California, Riverside und alleiniger Autor der Studie, sagte Stellungnahme (Öffnet in einem neuen Tab). „Werfen Sie mehr Zahnräder in die Mischung und alles wird kaputt gehen.“
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Unser Sonnensystem gilt seit langem als Vorbild für alle Planetensysteme. In den letzten 25 Jahren war es jedoch schnell und entschlossen zu einem Outback geworden, da es keine eigene Supererde gab.
Exoplaneten-Jagdmissionen der NASA wie z Kepler Transit des Exoplaneten-Vermessungssatelliten (Ziegenbock) half Astronomen zu erkennen, dass solche Planeten in der Milchstraße überraschend häufig vorkommen: Ein Drittel aller Exoplaneten sind Supererden. Sie glauben, dass unser Sonnensystem wegen Jupiter keine riesige Erde hat Unterdrückung der Bildung Als es dramatisch auf den Asteroidengürtel zuwanderte und währenddessen wieder heraus Absender Viel Zeug auf der Sonne. Daher haben sie Schwierigkeiten, solche Bereiche zu verstehen, die anderen Sonnensystemen gemeinsam sind, da ihnen lokale Daten fehlen, die ihnen helfen würden, Zusammensetzungen und andere Eigenschaften zu modellieren.
Kane teilte Space.com in einer E-Mail mit, dass dies „eine wiederkehrende Quelle der Frustration“ in der Exoplaneten-Community gewesen sei. „Meine Studie zielte also darauf ab, die Frage zu beantworten: Was wäre, wenn Ihr Wunsch in Erfüllung gehen würde?“
Die vier inneren Planeten sind besonders anfällig
Super-Erden können 2 bis 10 mal reichen So groß wie unser PlanetAlso simulierte Kane Planeten unterschiedlicher Masse und platzierte sie in mehreren Entfernungen im Asteroidenhauptgürtel zwischen Mars und Jupiter. Es begann mit einer Supererde in doppelter Entfernung zwischen Erde und Sonne oder zwei astronomischen Einheiten (AU; 185 Millionen Meilen oder 297 Millionen km) und die Entfernung nahm bis zum äußeren Rand des Asteroidengürtels bei 4 AU (371 Millionen Meilen oder 597 Millionen km) zu. Dies führte zu Tausenden von Simulationen, die jeweils in der Gegenwart beginnen und 10 Millionen Jahre später enden. Alle 100 Jahre zeichnete Kane die Folgen für jeden der acht Planeten im Sonnensystem auf.
Diese Ergebnisse zeigten, dass die vier inneren Planeten – Merkur, Venus, Mars und Erde – besonders anfällig für Bahnänderungen sind. Einige oder alle der vier Planeten wurden in vielen Fällen aus dem Sonnensystem vertrieben. Keine der Tausenden von Simulationen zeigte eine Abweichung von Jupiter oder Saturn. Aber in einigen Fällen haben die beiden Gasriesen andere Planeten, einschließlich der neu hinzugefügten Supererde sowie Uranus, abgeladen und Chaos unter seinen Monden verursacht.
„Ich hätte nicht viel Hoffnung, dass die Monde in stabilen Umlaufbahnen um den Planeten bleiben, wenn sie aus dem Sonnensystem herausgeschossen werden“, sagte Kane.
Wenn ein Planet siebenmal die Masse der Erde hat Glanz 163c Es war nur ein wenig weiter vom Mars entfernt, und Simulationen zeigten, dass die Umlaufbahnen der vier inneren Planeten instabil geworden waren. Die Umlaufbahnen von Erde und Venus sind so exzentrisch oder eiförmig geworden, dass sie „katastrophale enge Begegnungen“ hatten. Die Veränderung ihrer Bahnen setzte Energie frei, die auf Merkur übertragen und bald darauf ausgestoßen wurde. Mars überlebte nur bis zur Halbzeit, und Erde und Venus machten sich vor etwa acht Millionen Jahren auf den Weg.
Gasgiganten können sich behaupten
Im Gegensatz zu den terrestrischen Planeten wurden die Gasriesen, insbesondere Jupiter und Saturn, weniger von dem Extraplaneten beeinflusst. Ihre Umlaufbahnen waren an ihren Mean Motion Resonance (MMR)-Standorten nur leicht instabil – an bestimmten Punkten, an denen zwei Planeten Umlaufzeiten haben, die in einem einfachen ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen. (Zum Beispiel umkreist ein Objekt in 3:1 MMR mit Jupiter die Sonne genau dreimal für jeden Jupiterumlauf.)
Also, als Kane sich eingerichtet hat Glanz 163cÄhnlich wie eine Supererde in den äußeren Ausläufern des Asteroidengürtels bei 3,8 AE endete sie in einer MMR von 8:5 mit Jupiter und einer MMR von 4:1 mit Saturn. Infolgedessen werden die Umlaufbahnen beider Gasriesen so eiförmig, dass sie zuerst den Riesen Erde und später Uranus ausräumen. Kanes Studie ergab, dass in diesem Fall selbst die kleinsten Veränderungen im äußeren Sonnensystem die inneren Planeten stark beeinflussten. Der Mars wurde zum Beispiel zwei Millionen Jahre nach dem Planeten Uranus entthront.
„Was mich an der Studie am meisten beeindruckt hat, war die Empfindlichkeit der Gesamtstruktur des Sonnensystems gegenüber Jupiters Resonanz“, sagte Kane in einer E-Mail an Space.com.
Das Hinzufügen einer riesigen Erde ist weniger chaotisch, wenn der Planet laut der Studie am Ende des Asteroidengürtels in der Nähe von 3 astronomischen Einheiten (278 Millionen Meilen oder 447 Millionen Kilometer) positioniert ist. Hier wird es nur minimal mit den Riesenplaneten interagieren und kaum Störungen im Sonnensystem verursachen, argumentiert Kane.
In diesem Fall „ist eine der größten Lücken, die weiter erforscht werden muss, die Stabilität des Sonnensystems auf längeren Zeitskalen (sagen wir eine Milliarde Jahre)“, Manasvi Lingam, ein Astronom am Florida Institute of Technology, der nicht daran beteiligt war die Studie, teilt Space.com.org in einer E-Mail mit.
Insgesamt zeigt die Studie, „wie wichtig Jupiter für die Dynamik des Sonnensystems ist“, sagte Kane gegenüber Space.com, „und selbst relativ kleine Änderungen können einen großen Unterschied für die Stabilität unseres Systems machen.“
Riesenplaneten kommen in den meisten Sonnensystemen vor, weil Riesenplaneten wie Jupiter selten sind: Nur zehn Prozent der sonnenähnlichen Sterne beherbergen Riesenplaneten in so großer Entfernung von der Sonne wie wir, und bei älteren Sternen sinkt die Zahl sogar noch weiter.
Kane sagte, dass Forscher oft darüber spekuliert haben, ob unser Sonnensystem sicher einen zusätzlichen Planeten zwischen Mars und Jupiter beherbergen könnte, und die Antwort scheint nein zu sein.
„Wenn Sie ein Exoplanet sind und einen Flaschengeist finden, wünschen Sie sich bitte nicht, dass das Sonnensystem eine Supererde hätte“, sagte Ken zwitschern (Öffnet in einem neuen Tab). „Du könntest versehentlich das Sonnensystem destabilisieren!“
Die Forschung ist in a beschrieben Papier (Öffnet in einem neuen Tab) Veröffentlicht am 28. Februar in Planetary Science.
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