Унищожителят на светове Юпитер, може да е "разчистил мястото" за формирането на Земята

В гръцката и римската митология Юпитер е властелинът сред боговете, върховното божество; богът, унищожил древните титани, който се превръща в завистлив и отмъстителен владетел на небесата и земята.

Може да звучи странно, но научната теория може да се окаже подкрепяща легендите за Юпитер. Планетата е най-голямото и най-масивното тяло, обикалящо около Слънцето и с това е определящата сила в нашата система. Преди много милиарди години, когато отломки от формиращите се планети са опитвали да се “измъкнат” от пределите на слънчевата система, гравитационното притегляне на Юпитер е било в състояние да ги завърне и да ги насочи към мястото, където се формира нашата планета. Заедно с тези отломки на Земята се появява водата, която е определяща за развитието на живот. Юпитер, както и в легендите, продължава да “пасе” стадата от астероиди, като от време на време запраща някой от тях в междузвездното пространство или по опасен и разрушителен курс към Земята и другите планети от системата. Юпитер може да се окаже “замесен” в изчезването на динозаврите преди около 66 милиона години – може неговата гравитация да е запратила към планетата ни астероид, сложил край на господството на динозаврите и отворил пътя за еволюцията на бозайниците. Без Юпитер човечеството можеше и да не се появи.

Според данни от ново изследване, без Юпитер и самата Земя би могла да не се формира. Там, където днес по своите орбити се движат нашата и другите скалисти планети от земната група, някога може да са съществували планети от по-ранно поколение, които биха се превърнали в огромни и абсолютно непригодни за живота небесни тела с газови обвивки. Тук обаче на сцената се появява Юпитер и буквално разчиства пътя за възникването на Земята и по-малките планети, като унищожава по-старите “титани”. По темата беше публикувана научна статия в списания Proceedings of the National Academy of Sciences. Автори на хипотезата са планетологът Константин Батигин от Калифорнийския технологичен институт и астрофизикът Грег Лафлин, работещ в Калифорнийския университет в Санта Круз.

Има стотици причини да се подозира, че в Слънчевата система някога са съществували повече и по-големи вътрешни планети. Например, с помощта на телескопа “Кеплер” на NASA, както и в рамките на други проекти по търсене на планети, учените откриха стотици многопланетни системи. Нашата система на практика е “празна” в разстоянието между Меркурий и Слънцето, но в подобни системи около други звезди буквално е тъпкано с планети със средна маса (т.е. с размери между тези на Нептун и Земята). Астрономите наричат тези планети “супер Земи”, макар че повечето от тях не приличат на нашата планета, а са подобни на мини-Нептуни с газови обвивки. Грег Лафлин обяснява: “Сега, когато можем да съпоставяме нашата система с много други планетни системи, се оформя нещо като стандарт за планетна система. Обикновено в нашата галактика една система представлява сбор от огромни подобни на Земята планети, но с опасно кратки периоди на завъртане около звездата. Нашата Слънчева система по-скоро прилича на някаква аномалия за галактиката”.

Ако това е така, то възниква логичният въпрос: как системата ни е станала “аномална”? Константин Батигин смята, че няма основания да се предполага, че формирането на планетите около нашето Слънце е протекло по много по-различен начин. По-вероятно е разликата в нашата система да се обяснява с особености в последващите етапи на еволюцията й, която в значителна степен е насочвана от Юпитер.

По-рано астрономите смятаха, че планетните системи са до голяма степен статични и стабилни. Планетите би следвало да се образуват от газово-прахови завихрения около млади звезди. В областта на интензивна светлина и горещина близо до звездата се образуват малки, скалисти планети, а газовите гиганти се формират много по-далеч, където заради ниските температури преобладава газообразен “строителен” материал. Всички планети – малките и големите, твърдите и газообразните – се движат около своята звезда по безупречни, почти кръгови орбити. Всичко това достатъчно добре се вписва в рамките на представите ни за нашата система. Но може да се окаже, че сме много далеч от истината по отношение на това, което е “нормално” за формирането на планетните системи.

Преди двадесетина години, когато астрономите откриха първите планети, обикалящи около други звезди, започнаха да разбират, че планетните системи са хаотична работа. Някои планети се движат не по кръгова, по разтеглена, ексцентрична орбита, която първо ги  доближава, а после ги отдалечава от родните им звезди – все едно върху тях въздейства някаква гравитационна сила от други тела. Повечето от новите гигантски планети, открити през последните години, много се различават от Юпитер, защото се движат по близки до звездите си орбити  - далеч от “прохладните” места, където са се зародили. Планетите могат да мигрират заради едва доловимото взаимодействие със звездата и/или близкото им преминаване покрай събратя от планетната система.

От момента на тези открития учените разработват концепция за миграцията на планетите, за да могат по-добре да разберат свойствата не само на другите планетни системи, но и на нашата собствена. Един пример е сценарият за “голямата смяна на курса”, според който през първите няколко милиона години от съществуването на Слънчевата система Юпитер е мигрирал, първоначално навлизайки във вътрешната част на системата, после отново се е отдалечил. По това време Юпитер трябва да е имал огромен “ореол” от газообразен диск. Значителна част от този газ се оказа притеглена към Слънцето, а от това усилие се пораждат сили, отслабващи въртящият момент на Юпитер, принуждавайки и самата планета да се приближи до светилото. Така тя се оказва на орбита, някъде в района, където днес се намира Марс. Юпитер би продължил центростремителното си движение към Слънцето, ако не го е възпрял Сатурн, който се е формирал по-късно и също започнал да се придвижва към центъра на системата. Когато двата гиганта се приближили, влезли в т.нар. орбитален резонанс. Заради този резонанс всичкият газ между тях се разпръсква, а планетите постепенно спират своите спирали на смъртта и започват да се отдалечават от Слънцето, завръщайки се във външната област на Слънчевата система.

Подобен сценарий може да изглежда странно, но залегналите в основата на хипотезата за “голямата смяна на курса” физични механизми са напълно логични и има основание да се предполага, че се е случило точно това. Този сценарий обяснява съвсем точно защо Марс е с такъв аномално малък размер – защото според теоретиците, той би следвало да е с далеч по-големи размери поради наличието на повече материал в зоната на формирането му. Според концепцията за “голямата смяна на курса” повечето от този материал е послужил за “изтласкване” на Юпитер и Марс се е формирал от онова, което е останало. Хипотезата обяснява и разпределението на леда и космическите отломки в астероидния пояс, както и още много особености на Слънчевата система.

В изследването си Батигин и Лафлин се опитват да обяснят и дали концепцията за “голямата смяна в курса” на Юпитер дава отговор на въпроса защо в самото сърце на системата ни “зее” огромна празнина. С помощта на методиката на числовото моделиране двамата са се постарали да определят, какво би могла “голямата смяна на курса” да стори с хипотетичните супер-Земи по време на междинния етап на формирането им. Моделирането показва, че в процеса на центростремителното спирално движение на Юпитер във вътрешните области на Слънчевата система от него са се откъсвали “тухли” за създаването на Земята, като някои от тях са достигали до размер от 100 километра. Силата на привличане на гиганта изтласква тези “тухли” и вътрешните планети на припокриващи се елиптични орбити, в резултат на което се случват много сблъсъци между попадналите във водовъртежа протопланети. Лафлин подчертава, че по същата причина днес възниква безпокойство от унищожаването на изкуствените спътници на околоземна орбита. Фрагменти от тях може да повредят други спътници, което в крайна сметка да доведе до верижна реакция. Учените смятат, че са доказали как Юпитер е напълно възможно да е предизвикал подобна поредица от стълкновения във вътрешната област на младата Слънчева система.

Тези сблъсъци следва да са били много мощни, но сами по себе си не са били в състояние да разрушат формиралите се супер-Земи. Вместо това лавина от осколки от тези стълкновения вероятно е създала силни аеродинамични насрещни потоци в диска на слънчевата система. Формиралите се от това спираловидни завихрения на газове изтласкват вътрешните скалисти планети от първо поколение към Слънцето. “Това е един много ефективен физичен процес. Достатъчно е материал с маса, равняващ се на няколко земни, за да се изтласка към Слънцето масивна протопланета с размери, няколко пъти надвишаващи Земята”, казва Батигин.

Ако не се вземат предвид наблюденията на други планетни системи, доказващи необичайността на нашата, то почти няма данни, сочещи, че някога около Слънцето са се формирали, а по-късно са били унищожени планети от по-ранно поколение. Лафлин обаче смята, че теорията им е технически обоснована и има право на съществуване. “Подобен вид теории за това, къде се е случило нещо по-рано, а къде – по-късно, почти винаги са погрешни, затова и в началото бях скептично настроен. Но тук се сблъскваме с напълно и детайлно изучени процеси от други изследователи… “Голямата смяна на курса” на Юпитер съвсем реално може да се е случила като мощна атака срещу първичната вътрешна за слънчевата система област”.

След голямата атака на Юпитер трябва да са останали само малки струи лек газ. Батигин обаче подчертава, че за образуването на Меркурий, Венера, Земята и Марс би било достатъчно Юпитер да внесе в близката до Слънцето област 1/10 от необходимия за това обем от “строителен материал”. Когато Юпитер променя курса си и се насочва към външната част на системата, част от останките от материал започват движение по по-кръгообразни орбити. В продължение на следващите 100 – 200 милиона години тези разнородни останки биха могли да се концентрират и да формират малките и пустинни вътрешни планети, които са ни известни днес. Всичко съвпада с данните и доказателствата, че вътрешните за Слънчевата планета скалисти планети са се образували по-късно от външните газови гиганти. С това се обяснява и защо световете от вътрешната област на системата са по-малки и имат по-тънка атмосфера, отколкоро се наблюдава при планети, обикалящи около други звезди.

В резултат възниква следната картина. Може да се окаже, че сме много по-самотни в космоса, отколкото смятаме. “Едно от следствията на нашата теория е, че подобните на Земята планети с твърда повърхност и умерено атмосферно налягане, се срещат много рядко”, казва Лафлин.

Ако това е така, то изследването на двамата учени означава следното: Огромната част от потенциално твърдите и пригодни за живот планети, които се въртят около други звезди, може да се окажат не толкова твърди и съвсем непригодни за обитаване. Ако посетим такива планети плътната им атмосфера с високо съдържание на водород ще ни сплеска, опече и задуши. Друг извод от изследването е, че далечните планети от типа на Юпитер рядко се срещат да обикалят около други звезди. Вместо подобно на нашия гигант да посетят за кратко вътрешните части на системата, повечето гигантски планети остават там и с това пречат да се родят планети, подобни на Земята.

В светлината на тази теория трябва да сме благодарни и на Сатурн за нашата поява, защото тази планета с нейните пръстени е била в състояние да спре Юпитер по пътя му към Слънцето. И тук трябва да се върнем към митологията, в която Сатурн е бащата на Юпитер, и богът, отговарящ за земните богатства, удоволствия и изобилие.

Следващият път, когато погледнете към небесата, спомнете си, че живеете на планета, в чиято атмосфера няма прекалено много водород, не ви притиска огромното й налягане и не се пържите в прекомерната й топлина. Ако решите да благодарите на някого за това, най-добре е да възхвалите Юпитер и Сатурн.