Naprendszerünk egyedül bbc orosz szolgáltatás
Jól ismerjük a napenergiát - végül is, ez valójában otthonunk. Az összetételüket alkotó bolygók nevei, helyük rendje (és talán még a Naptól való távolság is) sokak számára ismert az iskola óta. Ugyanakkor, ahogy a BBC Earth tudósítója megtudta. a házunk nem nagyon hasonlít a többiekhez.
A Naphoz legközelebb négy belső bolygó van, a földi csoport bolygóinak (vagy szilárd bolygóknak) nevezik őket. A kemény felület lehetővé teszi, hogy sétáljon rájuk, vagy végezze el az űrjármű leszállását. Jelenleg négy külső bolygók (kivéve a viszonylag kicsi, álló szikla és jég Pluto, ami bolygó állapota viszonylag közelmúltban felülvizsgált - most úgy vélik, egy törpe bolygó), ezek óriási golyó gáz körül gyűrű. A belső és a külső bolygók között pedig az aszteroidák övje.
A következő két évtizedben több ezer más bolygót fedeztek fel. Néhány becslés szerint több száz milliárd van a Galaxisban. Így a naprendszer nem egyedülálló.
És mégis, annyi bolygórendszer ellenére, a csillagászok úgy vélik, hogy bizonyos értelemben a naprendszer különbözik egymástól. Hogy van így?
"Egyre világosabb, hogy a naprendszer nem atipikus" - mondja Gregory Laughlin, a Santa Cruz-i kaliforniai egyetem bolygótörténésze.
Ez még nem teljesen világos, hogy milyen nagy ez atipikus (egy dolog - punk, bolyongott az esti ülésén a közös gazdaság mozgását veteránok, egészen más - manó, ágaskodó az utcán a egyszarvú), de a tudósok azóta próbálják megmagyarázni az oka a jellemzői a Naprendszerben.
Ha kiderül, hogy kozmológiai anomália, akkor talán a Föld is - és vele együtt az élet a bolygónkon.
Más szóval nem zárhatjuk ki egyediségünket a világegyetemben.
Egyedülálló rendszer?
Az embernek csak azzal a gondolattal kell eleget tennie, hogy az űrben lévő bolygók nem kevésbé találkoznak a csillagokkal, mint egy új felfedezés előtte, ami megdöbbentő változata azoknak a paramétereknek. "Mindig is reménykedtünk abban, hogy sok bolygó van az űrben" - mondta Laughlin -, és kiderült, hogy ez igaz, de a feltárt explanerek szembetűnően különböznek a naprendszer bolygóitól. "
Johan Swanepoel Alamy ábrázolásának jogtulajdonosa Képfelirat Az aszteroidák eltűntek a naprendszer belső régióitól
A Kepler orbitális csillagvizsgáló segítségével a csillagászok több ezer exoplanetát találtak a különböző kompozíciók és méretek széles skáláján. Kiderült, hogy a miniatűr bolygórendszerek hasonlóak a Jupiterhez és négy legnagyobb műholdjához. Más rendszereknél a bolygók forradási síkja nagy szögben van a csillagok forgási síkjához képest. Néhány bolygó egyszerre két csillag körül forog - mint a Tatooine bolygó, két nappal a "Csillagok háborúja" filmből.
A felfedezett exoplanetek közül a legkisebb lehet köves - néha szuperföldnek nevezik őket (nem teljesen a helyes kifejezés, mivel a szuperföld nem feltétlenül hasonlít a Földhöz - ez csak egy kissé nagyobb méretű bolygó). A nagyobb explanerek, amelyek forró neptune néven ismertek, főként gázokból állnak.
A NASA illusztrációjának szerzői jogtulajdonosa A képaláírás Jupiter és az egyik holdja
Ez, mondja Laughlin, a naprendszer egyik legfontosabb különbsége: "Semmi sem létezik a Mercury pályán belül (Mercury és a Nap - Szerk.), Még az aszteroidák között is."
A Naprendszer másik furcsasága a Jupiter. A nagy exoplaneteket nem találják ilyen gyakran, és nagyrészt a földi vagy a vénusziakhoz hasonló pályákon vannak. Csak a tanulmányozott csillagok mintegy két százaléka rendelkezik Jupiter méretű bolygókkal a Jupiterhez hasonló pályákon.
"A Merkúr és a hatalmas Jupiter között a Naptól jelentős távolságra lévő égi testek teljes hiánya a két tényező, amelyek megkülönböztetik a napkollektort" - mondta Laughlin.
Senki sem tudja pontosan, miért, de Laughlin egyik komplex elmélet - azt mondta, hogy a Jupiter a maga idejében „vándorlás” a Naprendszer, és elpusztítja a születő bolygók, és végül, a feltételek megteremtése a kialakulását a Földön.
A vándorló Jupiter
A bolygók a csillagok után születnek. A csillag akkor következik be, amikor a gázfelhő összeomlik egy sűrű gömbbe. A körülötte lévő gáz és por maradványaiból kialakul egy lemez, amely külön bolygókká változik.
Korábban a csillagászok úgy vélték, hogy a naprendszer bolygói a jelenlegi pályájukban alakultak ki. A forró fiatal csillag közvetlen közelében nem találtak gázt és jeget - az egyetlen lehetséges "építőanyag" ebben a térségben szilikátok és fémek voltak, így viszonylag kis szilárd bolygók alakultak ki. Távol a Naptól, a ma ismert gázhengerek a gázokból és a jégből jöttek ki.
A SPL Image Image felirata szerzői jogtulajdonosa A Hot Jupiters közelebb vándorolhatott a csillagokhoz, majd ismét elmozdulni tőlük
Az exoplanerek keresésének folyamata során azonban a csillagászok felfedezték a gázhengereket, amelyek közel állnak csillagaikhoz - ez annak ellenére, hogy az ilyen keringési pályák hőmérséklete túl magas lenne a bolygók megjelenéséhez. A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy ilyen forró Jupiterek valószínűleg fokozatosan vándoroltak a csillagokhoz. Ráadásul a bolygóvándorlás nagyon gyakori lehet - lehetséges, hogy a naprendszer gázhengerei szintén korábban megváltoztatták pályájukat.
„Korábban azt gondoltuk, hogy az óriás bolygók a jelenlegi pályája kezdete óta volt az alapvető posztulátum.” - Kevin Walsh mondja bolygó tudós, a Southwest Research Institute Boulder, Colorado. Most szerintem ez a posztuláció már nem létezik.
Walsh a Grand Tack-hipotézis hipotézisének támogatója, a zigzag manőver tiszteletére vitorlázva. Szerinte Jupiter kezdett megváltoztatni a keringési pályát a naprendszer történelmének korai szakaszában, és először a bolygó közeledett a Naphoz, majd elkezdett elhagyni a csillagot - mint egy manőverező jacht.
Összhangban ezt a hipotézist, a kezdeti pályára a Jupiter van néhány már jelen - a bolygó kialakítva a parttól körülbelül három csillagászati egység a Sun (egy csillagászati egység közötti átlagos távolság a Nap és a Föld). Abban az időben a Naprendszer csak néhány millió éves volt - a gyermekkor a világegyetem nagyságrendjében - és még mindig tele volt gázzal.
Ahogy a Jupiter körbejárta a Nap körül, az orbitális külső oldalán lévő gáz a bolygót közelebb húzta a lámpatesthez. Amikor a Szaturnusz a jovai pályán kívül alakult ki, ez a gázmező perturbációjához vezetett, és a Jupiter centripetális mozgása megszűnt körülbelül egy és fél csillag csillagegységtől a Naptól.
A NASA illusztrációjának szerzői jogtulajdonosa Képaláírás Talán a Szaturnusz kialakulása megállította a Jupiter migrációját
Ezután a Jupiter kezdett nyomást gyakorolni gázai a pályáján belülről, és a bolygót a naprendszer külső területeire terelte. Mivel már semmi sem nyomta a Jupiteret az orbitális külső oldaláról, a jelenlegi nap pályájára sodródott, 5,2 csillagászati egységből a Napból.
A javasolt hipotézis a planetológusok kedvéhez tartozott, mivel a naprendszer sok korábban érthetetlen jelenségét magyarázta. A Jupiter "zigzagjainak" köszönhetően a naprendszer egyik legtávolabbi csillagrendszeri területei, amelyek a Napból 1 csillagászati egységből álltak, gázoktól mentesítették - a csillagászok véleménye szerint ez volt a szükséges feltétele a Mars kialakulásának. A naprendszer megjelenésének korábbi modelljei során kiderült, hogy a Marsnak nagyobbnak kell lennie, mint valójában. de a nagy eltérés hipotézisében a bolygó valós átmérője illeszkedik.
A hipotézis az aszteroidák övének megjelenését is feltételezi, amely nagyon hasonlít a naprendszerben megfigyelthez - hasonló tömegekkel, pályákkal és égi testek összetételével. Bár az új modell nem árulja el a Jupiter eredetét (senki sem válaszol erre a kérdésre), elmagyarázza, hogy a bolygó a jelenlegi pályáján találta magát, ami viszonylag messze van a lámpatestektől.
Laughlin elismeri, hogy a nagy eltérés hipotézise szükségtelenül bonyolultnak és kissé valószínűtlennek tűnik. "Ez egy bizonyos szkepticizmust okoz, én magam is szkeptikusan kezdtem, és bizonyos mértékben még mindig kétlem." - mondja a tudós. De, mivel ez a modell élvezi, Laughlin és Konstantin Batygin planetáris kutatója a Pasadena-i Kaliforniai Műszaki Intézet munkatársa mellett döntöttek. "Hagyjuk el a bizalmatlanságunkat egy ideig" - mondja Laughlin - komolyan vesszük a hipotézist, és kérdezzük meg, mi lett volna a Jupiter migráció következménye. "
Elpusztult a rügy
Kiderül, hogy a következmények a legsúlyosabbak lehetnek. A számítógépes szimulációk eredményei szerint a Jupiter, miután elérte a naprendszer belső területeit, mindent elpusztít útközben. Ezeket a térségeket gázzal, porral és félig formált bolygókkal töltötték meg - az úgynevezett bolygóméreteket, amelyek átmérője 1000 km volt. Miközben a Nap felé költöztünk, a Jupiter feltárta az utat az egész anyagon, és elindította az ütközés láncolatát a bolygótárcsák között, amelyek egymásba törtek. A meg nem született bolygók töredékei egyenként egy kilométer nagyságúak voltak olyan könnyűek, hogy a környező gáz közvetlenül a Nap tégelyébe tolta őket.
Jobboldali illusztrációk Lynette Cook SPL Képfeliratozás Néhány szuper-föld hasonló lehet a Naprendszer bolygóihoz
A felfedezett exoplanetek között a szuper-föld előfordulási gyakorisága miatt magas a valószínűsége, hogy több ilyen test egyidejűleg alakulhat ki a naprendszerben lévő planétaszűrővel. A Jupiter vándorlásai miatt azonban ezek a szuper-földek és a feltörekvő bolygók gravitációs lehallgatásra került sor. Amikor a bolygótáblák töredékei a Napba költöztek, a szuperföldek követték őket.
Miután Jupiter visszatért a naprendszer külső területeire, a Föld és az apró, apróbb bolygók, amelyek az űrkutatásból származtak, utána elhagyták. A Jupiter által elvetett káosz miatt a Nap körül lévő bolygóknak nincs esélyük a megváltásra - ezért nincsenek égitestek a Mercury pályáján belül. Ha nem Jupiterre, a Föld és más köves bolygók helyett, akkor a naprendszer belső régiói most feltöltődnek a szuperföldekkel.
Legalább elméletben. Egy nagyon koherens elméletről van szó, amely az események izgalmas láncolatával magyarázza a naprendszer szokatlan jellegét. Ha ez valóban megtörtént, valószínűleg más bolygórendszerekre is sor került. Így e hipotézis szerint vagy a csillagrendszerben szuper-földnek, vagy bolygóknak, mint a Jupiternek kell lennie.
Míg az űrkutatás adatai megerősítik a nagy eltérés hipotézisének érvényességét. "Az előzetes eredmények nagyon jónak tűnnek" - mondja Laughlin - "A szuperföldek csillagrendszereiben nem találtak olyan csillagokat, amelyek csillagokból távol eső csillagokból származtak."
A NASA SPL szerzői jogtulajdonosa Képfelirat A Mercury mozaikképe, amely a felszínének egyedi képeiből áll
Mégis Laughlin nem siet megmagyarázni a szerkezet a Naprendszer egyedül, azt a hipotézist, nagy eltérések: .. „Eddig csak megtanulta, hogy a naprendszer szokatlan és hipotézis - csak az egyik próbálkozás, hogy megtalálja ezt a szokatlan racionális magyarázatot vagyok benne, hogy a jövőben nem lesz más elméletek és nem kevésbé meggyőzően hangzik. "
Nem ritkaság?
Milyen szokatlan a naprendszer? "Az általunk megszerzett adatok szerint a Solar rendszerek ritkák," mondja Walsh. Másrészt szerintem még túl korai lenne végleges következtetéseket levonni, hiszen a exoplanetek keresése most kezdődik.
A NASA Image Caption szerzői jogtulajdonosa A nagy exoplanetek felfedezése csillagoktól távoli pályára hosszú megjegyzéseket igényel
Az a tény, hogy eddig a csillagászok képesek volt csak néhány exoplanetát felismerni, hasonlóan a naprendszer bolygóihoz, saját magyarázattal rendelkezik. „Rendszerek, amelyek hasonlóak a miénkhez, annál nehezebb megtalálni a segítségével kimutatására létező módszerek exobolygók - mondta Jim Casting, a bolygó tudós, a University of Pennsylvania -. Az a tény, hogy még nem találtak sok rendszer, hasonló a napenergia, ebből nem következik, hogy nem gyakori ”.
Különösen a szárazföldinél kisebb átmérőjű exoplanerek még mindig nem tartoznak a teleszkópok érzékenységének határáig. Még a TESS sem képes felismerni a Föld méretét, hasonlóan a Föld körüli pályákhoz, mint a szoláris csillagok.
És a nagy bolygók észlelésének feladata, hasonlóan a naprendszer gázhengeréhez, hosszú távú megfigyeléseket igényel. Az egyik legelterjedtebb módszer kimutatására exobolygók (ezt használják a „Kepler” fogja használni a TESS) - Transit fotometriai eljárás, amelyben, hogy gyengítse a fényerő a csillag alatt a folyosón a bolygó a háttérben az ő lemez, megadhatjuk a paramétereket a bolygón. Időszakokban a bolygók pályája távol a nap nagyon magas (keringési ideje a Szaturnusz, például, 29 éves), így a csillagászok meg kell várni néhány évtizeddel korábban képesek lesznek felismerni az ilyen tranzit.
Azonban a felhúzott szuperföldek esetében, még a higanyos és általában a földi földön is, az összegyűjtött adatok már elegendőek bizonyos következtetések levonásához. "Tudjuk, hogy az ilyen bolygók nagyon gyakoriak" - mondta Laughlin. A csillagászok azt is tudják, hogy a gáti óriások a Jovianra keringő pályákon nem annyira gyakoriak. A szolár típusú csillagok az összes galaktikus csillag 10% -át teszik ki. Tehát legalábbis ebben az értelemben a naprendszer meglehetősen ritka.
Az illusztráció szerzői jogtulajdonosa B.A.E. Inc. Alamy Image felirata Valószínűleg a Tejútnak több száz milliárd bolygója van
Természetesen a "ritkaság" ebben az esetben szubjektív kifejezés. Egyes becslések szerint a Galaxisban lévő összes szolár típusú csillag egyötöde bolygórendszere hasonló a miénkhez. A Tejút minden csillagának csak néhány százaléka - látszólag végtelennek tűnik, de ne feledje, hogy több száz milliárd bolygórendszer van a galaxisban. Ennek a számnak egy százaléka még mindig tízmilliárd olyan rendszerhez hasonlítható, amely hasonló a Solar egyikéhez.
„Én nagyon meglepve, ha a Naprendszer volt igazán egyedi, - mondja Jack Lissauer, a bolygó tudósa a Ames Research Center Kaliforniában -. Oly sok csillag, akár egy részük nem ad okot, hogy ez egy ritkaság.”
A nagy számok törvénye
Lehetséges-e más csillagrendszerekben a Földhöz hasonló bolygók létezése, amelyeken az élet születhet? Ez még bonyolultabb kérdés. "Nincs olyan bizonyítékunk, hogy a bolygók gyakoribbak lennének a szárazföldhöz hasonló körülmények között" - mondja Laughlin. "Nem áll rendelkezésre bizonyíték arra, hogy az univerzum életében széles körben elterjedt az élet".
Lissauer azonban a nagyszámú törvényben hisz: "Úgy gondolom, léteznek olyan földi bolygók, amelyeken az élet származhat és fejlődhet".
A NASA illusztrációjának szerzői jogtulajdonosa Képaláírás A gyermekkori ismeretterjesztő bolygóról ismerősbb világunk számunkra.
Casting részvények az optimizmusát: „Nem hiszem, hogy a naprendszer egyedülálló valószínűleg vannak más bolygórendszerek, nem nagyon különbözik a miénktől, természetesen jelentősen, nem tudjuk, hogy miért van szükség, hogy létrejöjjön teleszkópok és végezzen nyomon követése ...”
És akkor a szokatlanság helyett valami nagyon ismerőset találhatunk.