Между 4 и 4,5 млрд лет назад внешняя Солнечная система пережила невообразимую катастрофу. Орбиты Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна были нестабильными, планеты сближались до опасно малых расстояний, а их колоссальная гравитация буквально сокрушала все вокруг. Этот период известен как нестабильность по модели Ниццы (Nice model). В конце концов гиганты заняли свои нынешние орбиты, но оставался вопрос: как их регулярные спутники (луны) смогли уцелеть в космическом катаклизме?
Новое исследование, опубликованное в научном журнале Icarus, предлагает неожиданный ответ: возможно, спутники не пережили этот хаос — по крайней мере, не в первозданном виде. А виной всему — «лишняя» планета, которая когда-то существовала в нашей системе, а затем была выброшена в межзвездное пространство.
Команда ученых из Университета Джона Хопкинса, Университета Райса и других институтов провела анализ 122 компьютерных симуляций ранней Солнечной системы. Из тысяч вариантов были отобраны именно те, которые лучше всего воспроизводили ключевые особенности современной внешней части системы. В симуляциях тестировались разные сценарии: с четырьмя планетами-гигантами (как сейчас), а также с пятью или шестью. Идея о существовании одного или двух дополнительных гигантов, позже выброшенных, уже присутствует в современных версиях модели Ниццы.
Результаты оказались шокирующими. Выживаемость спутниковых систем и Юпитера, и Урана составила менее 15%. Практически во всех моделях, где начиналось хаотическое сближение, луны были уничтожены.
Особенно драматично развивались события вокруг Урана. Когда какая-либо планета (или выброшенный гигант) подходила слишком близко к ледяному гиганту, его чудовищная гравитация гарантированно разрушала систему спутников. Однако осколки не улетали в космос навсегда. Вместо этого они сталкивались друг с другом на высоких скоростях, превращаясь в гигантское поле ледяных обломков. Со временем этот мусор снова слипался, формируя новые луны.
Это, полагают исследователи, объясняет природу странной Миранды — спутника Урана, который выглядит как «лоскутное одеяло» из разломов и уступов и давно озадачивает планетологов своей неоднородной структурой. Миранда, скорее всего, собралась из обломков после одной из таких катастроф.
Но и это не все. Симуляции показали, что луны Урана, вероятно, подвергались тотальному уничтожению как минимум дважды: первый раз — когда в планете на заре ее истории произошел гигантский удар (именно он, как считается, «повалил» Уран на бок, из-за чего он вращается «лежа»), а второй раз — уже во время общей нестабильности гигантов, вызванной присутствием «лишней» планеты.
И лишь в одном из сотен сценариев исходные спутники и планеты выжили вместе — но этот сценарий оказался статистически маловероятным.
Авторы исследования подчеркивают, что их работа рисует захватывающую, но пока неполную картину. Компьютерные модели не могут захватить все детали, и для определения точной судьбы отдельных лун (например, галилеевых спутников Юпитера или крупных спутников Сатурна) потребуются новые, еще более детальные симуляции.
Тем не менее, главный вывод звучит ясно: наша Солнечная система могла некогда иметь пять или даже шесть планет-гигантов. Одна (или две) из них были гравитационно изгнаны. Их «прощальный привет» — гравитационный всплеск — вызвал тотальную перетряску орбит оставшихся планет и полностью «перезагрузил» системы их спутников. То, что мы видим сегодня вокруг Юпитера и Урана — это не реликты первичного формирования, а руины и фениксы, восставшие из пепла космических столкновений.
Ранее Наука Mail рассказывала о находке древней «фабрики планет» за орбитой Юпитера.
