Kopernikuksen jälkeen tutkijat ovat siirtäneet maata hitaasti pois sen ennalta määrätystä "maailmankaikkeuden keskustasta". Tutkijat myöntävät nyt, että aurinko on tavallinen tähti, ei liian kuuma, ei liian kylmä, ei liian kirkas, ei liian himmeä ja joka sijaitsee sattumanvaraisessa paikassa tavallisessa spiraal galaksissa. Joten kun Kepler-kaukoputki aloitti planeettojen metsästyksen vuonna 2009, tutkijat odottivat löytävänsä planeettajärjestelmiä, jotka muistuttaisivat aurinkokuntamme.
Sen sijaan Kepler löysi aurinkojärjestelmästämme puuttuvat planeettatyypit. Kävi ilmi, että eksoplaneettoja on paljon enemmän kuin luulimme: "kuumista Jupitereista" (Jupiterin kokoiset planeetat) "super-maahan" (massiiviset kiinteät planeettamme, jotka ovat suurempia kuin omamme). Tähän mennessä löydetyistä 1 019 vahvistetusta planeetasta ja 4 178 ehdokkaasta vain yksi järjestelmä muistuttaa omaa: maan lähellä sijaitsevilla planeetoilla tähden lähellä ja jättiläisillä planeetoilla hieman kauempana.
"Meillä ei ole aavistustakaan siitä, miksi aurinkokuntamme on erilainen, ja haluaisimme saada vastauksen", planeettatutkija Kevin Walsh Coloradon lounaaseen tutkimusinstituutista kertoi Astrobiology -lehdelle.
Yrittäessään verrata aurinkoa ja sen planeettoja Keplerin löytämiin uusiin astetuihin tähtijärjestelmiin, eräs tähtitieteilijöiden pari ehdotti, että nuorena miehenä aurinkokuntamme saattoi sisältää jopa neljä planeettaa, joka kiertää lähemmäksi aurinkoa kuin Venus, ja että katastrofaalisten törmäysten jälkeen vain elohopea selvisi. …
"Yksi aurinkokunnan ongelmista on, että Kepler-standardien mukaan elohopea on liian kaukana auringosta", sanoi planeettatutkija Katrin Volk Brittiläisen Kolumbian yliopistosta.
Wolf ja hänen kollegansa Brett Gladman samasta yliopistosta ehdottivat, että elämän alussa suurin osa tähtiä ympäröi "tiukasti pakattujen sisäisten planeettojen järjestelmät" (STIP). Ajan myötä törmäykset tuhoavat monia näistä planeetoista, jättäen ne lähellä 5-10% tänä päivänä havaituista tähtiistä.
Mutta vaikka vain harvat havaituista järjestelmistä sisältävät STIP-tyyppejä, Wolf uskoo, että ne olivat kerran voittaneet - ja aurinko voi olla yksi tällainen järjestelmä, jonka alkuperäiset sisäiset planeetat tuhottiin.
"Jos STIP muodostuu helposti, voi olla mahdollista löytää ne kaikkien tähtijen ympäriltä, minkä jälkeen niistä 90% tuhoutui", Wolf sanoo.
Mainosvideo:
Walsh ei ollut mukana tässä tutkimuksessa, mutta suhtautuu myönteisesti Wolfin työhön sovittaa aurinkokunta muihin planeettajärjestelmiin käyttämällä malleja etsimään näkymättömiä planeettoja, jotka saattavat olla aiemmin.
”Voimme sanoa, ettemme ole koskaan ajatelleet sitä aikaisemmin. Olemme aina yrittäneet sovittaa näkemämme planeettoja, mutta emme niitä, joita emme nähneet. Nyt näemme sen muiden tähteiden ympärillä, joten se on hyvä kysymys."
Wolf ja Gladman tajusivat, että pieni määrä STIP: iä saattaa valaista miksi aurinkokuntamme on niin erilainen. Pari tutkijaa otti 13 Keplerin havaitsmaa järjestelmää, jotka sisältävät yli neljä sisäplaneettaa, ja suoritti niistä 10 miljoonan vuoden pituisen simulaation. Kymmenessä kerralla ala-planeetat kokivat väkivaltaisia törmäyksiä, jotka muuttivat planeettajärjestelmän rakennetta. Tutkijoiden mukaan jäännökset pysyvät todennäköisesti vakaina yli 10 miljoonaa vuotta.
Ryhmä suoritti sitten toisen simulaatiosarjan pitkän ajan kuluessa ymmärtääksesi kuinka järjestelmät kehittyivät, kun ne muuttuivat vakaammiksi, ja selvittääkseen kuinka törmäykset jakautuivat ajan myötä. He havaitsivat, että puolet järjestelmistä törmäsi, mutta ei tuottanut etukäteen mitään merkkejä katastrofista. Törmäysjärjestelmät pysyivät vakaina melkein koko elinaikanaan, ennen kuin planeetat alkoivat törmätä keskenään.
Mallinnus osoitti, että viiden miljoonan vuoden kuluttua noin 5-10% näytteen STIP-arvoista ei silti saavuttanut vakautta. Koska STIP: t nähtiin vain 5-10%: ssa Keplerin havaitsemista planeettajärjestelmistä, tämä saattaa tarkoittaa, että ne kaikki ovat syntyneet STIP: n kanssa, mutta 90% STIP: istä tuhoutui siihen aikaan, kun Kepler havaitsi niitä.
"Jos jokaisella tähdellä olisi kerran ollut STIP-järjestelmä, se tarkoittaisi, että me (muotisuunnittelijat) yksinkertaisesti emme tehneet sitä siihen mennessä, kun planeetat olivat olemassa", Walsh sanoo. - Olemme aina yrittäneet rakentaa malleja saadaksemme neljä kiinteää planeettamme, jättämättä huomioimatta mahdollisuuden, että kolme tai viisi planeettaa muodostavat entistä enemmän maapallon elohopean kiertoradalla. Se olisi mahtavaa!".
Jos kaikki olisi niin, maapallo lakkaa olemasta outo poikkeus planeetan muodostumista koskeviin sääntöihin, kuten satunnaiset havainnot osoittavat. Sen sijaan se sopisi täydellisesti eikä vaadi erityistä selitystä olemassaolostaan. Jos aurinkokunta ja siksi maa ovat harvinaisia, tämä voi vaikuttaa elämän yleisyyteen maailmankaikkeudessa; mutta jos se seuraa tavallisia planeettajärjestelmien muodostumisprosesseja, niin siinä ei ole mitään niin epätavallista.
Elohopea on jo pitkään ollut ongelma planeetta-tutkijoille. Sen lisäksi, että Mercury on kauempana auringosta kuin useimmat Keplerin näkemät planeetat, se on myös tiheään pakattu raskaiden elementtien kanssa. Yksi hypoteesista sen omituisesta koostumuksesta sisältää törmäyksen, joka pyyhki kevyen kuoren planeetalta ja jätti taakse tiheän rautakerroksen.
Samaan aikaan aurinkokunnan mallit palauttivat liikaa materiaalia selittämään pelkästään elohopeaa. Yhden elohopeaa kiertävän planeetan muodostamiseksi simulaatiot vaativat epätavallisen raon - keinotekoisen rajan - nuoren aurinkoa ympäröivässä pölyssä, joka ulottuu lähes puoliväliin Maan nykyiseen kiertoradalle. Jos rako ulottui tähtiin asti, kuten useimmat tutkijat uskovat, tässä levyssä on pitänyt olla liian paljon materiaalia.
Jos useimmissa planeettajärjestelmissä oli STIP-muotoja muodostuessaan, niin ehkä myös nuorella aurinkokunnalla oli. Wolfin mukaan sellainen skenaario eliminoisi keinotekoisen raon tarpeen sisälevylle ja selittäisi rautarikkaan planeetan. Törmäykset mahdollistaisivat myös elohopean tiheän koostumuksen.
Tämän mahdollisuuden testaamiseksi Wolf ja Gladman suorittivat simulaatioita, jotka lisäsivät neljä planeettaa, joilla oli Kuun massa ja kiertävät vähemmän kuin puolet etäisyydestä maasta aurinkoon. Nämä planeetat eivät olisi vaikuttaneet Venuksen, Maan ja Marsin muodostumiseen 500 miljoonan vuoden ajan huolimatta kiinteiden naapureidensa välisistä törmäyksistä. Kepler tuli tähän skenaarioon ensimmäisten simulaatioiden aikana.
"Ei ole harvinaista, että meillä on muutama epävakaa planeetta, ja muut eivät tunne mitään", Wolf sanoo.
Kun pienet sisäiset planeetat törmäsivät toisiinsa, he kohtasivat yhden kahdesta kohtalosta. Joissain tapauksissa törmäävien planeettojen massa ammuttiin ulos, mutta yhdistettiin sitten useisiin kappaleisiin. Muissa tuhoisammissa skenaarioissa jäljellä oli vähemmän kuin 10% alkuperäisestä massasta, ja loput räjähti pieniksi paloiksi, kääntyen kohti tähtiä tai muita planeettoja. Ero riippuu usein siitä, kuinka nopeasti planeetat liikkuvat, törmäävät toisiinsa; kuten auton törmäyksessä, suuri nopeus johtaa suuriin tuhoihin.
Vaikka Keplerin muut STIP-järjestelmien havainnot osoittivat, että kolme tai useampia suuria kappaleita yhdistyi yhdeksi tai kahdeksi lyhyen ajanjakson planeeteiksi, aurinkokuntamme näennäisesti romui loppuun. Meillä on vain yksi selviytyjä jäljellä.